DE102019135285A1 - HYBRID DRIVE SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME - Google Patents

HYBRID DRIVE SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME Download PDF

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Thomas Michael Lavertu
Victor SALAZAR
Roy James Primus
Omowoleola C. Akinyemi
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Abstract

Ein System zum Steuern eines Hybridantriebssystems umfasst einen Computer, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind. Der Computer ist außerdem so programmiert, dass er Informationen über das aktuelle und vorhergesagte Wetter der Umgebung erhält, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Fahrplan erzeugt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems zu optimieren, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er die erste Energiequelle und/oder die zweite Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt.A system for controlling a hybrid drive system includes a computer that is programmed to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source. The computer is also programmed to receive information about the current and predicted weather of the environment associated with the predefined route of the hybrid drive system, to determine a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system that correspond to the altitude and terrain along the predefined route associated with the hybrid drive system, that it generates a schedule to optimize at least one of multiple performance parameters of the hybrid drive system when the hybrid drive system is traveling along the predetermined route, and that it prefers the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan selects.

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft allgemein Hybridfahrzeuge und insbesondere ein Hybridlokomotiven-Energiemanagementsystem sowie ein Verfahren zum Steuern und/oder Nutzen des Systems.The subject matter of the invention relates generally to hybrid vehicles and in particular to a hybrid locomotive energy management system and a method for controlling and / or using the system.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Beim Betrieb eines Fahrzeugs, wie z.B. einer Lokomotive, umfassen einige der Faktoren, die ein Fahrzeugführer typischerweise berücksichtigt, Umgebungsbedingungen, Steigung oder Gefälle, Gleis- oder Trassenkurvatur, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Fahrzeuggröße, Gewicht der Ladung und Verteilung dieses Gewichts. Der Betrieb des Fahrzeugs kann teilweise durch ein Lokomotivensteuerungssystem bestimmt werden, das so konfiguriert ist, dass es das Fahrzeug automatisch beschleunigt und abbremst.When operating a vehicle, e.g. a locomotive, some of the factors that a driver typically takes into account include environmental conditions, uphill or downhill gradients, track or route curvature, speed limits, vehicle size, weight of the load and distribution of this weight. Operation of the vehicle can be determined in part by a locomotive control system configured to automatically accelerate and brake the vehicle.

Das Lokomotivensteuerungssystem, das z.B. ein Fahrtoptimierungssystem aufweist, kann von einer Datenbank profitieren, die Gleis- bzw. Trassenmerkmale wie Höhen- und Geländedetails und Standorte abbildet. Solche Merkmale können in ein Optimierungsprogramm eingegeben werden, das Ortungselemente zum Ermitteln der Position der Lokomotive, Elemente zur Gleischarakterisierung, Sensoren zur Messung von Betriebsbedingungen und ähnliches umfasst. Das Optimierungsprogramm umfasst typischerweise eine Beschreibung der Lokomotivenleistung, das Leistungsverhalten des Traktionsgetriebes der Lokomotive, den Verbrauch von Energie aus dem Motortreibstoff als Funktion von Ausgangsleistung und andere Merkmale des Systemleistungsverhaltens, die eine Modellierung des Systemleistungsverhaltens ermöglichen können. Das Optimierungsprogramm kann ein Algorithmus sein, der in einem Prozessor ausgeführt ist, um Leistungsverhalten über eine Zielfunktion zu optimieren, die als Beispiele die Minimierung der Fahrtzeit, die Minimierung der Wechsel zwischen Leistungseinstellungen (Betriebspunkte, so genannte Notches) und die Minimierung von Emissionen umfassen kann.The locomotive control system, e.g. a trip optimization system can benefit from a database that shows track or route characteristics such as elevation and terrain details and locations. Such features can be entered into an optimization program that includes location elements for determining the position of the locomotive, elements for track characterization, sensors for measuring operating conditions and the like. The optimization program typically includes a description of locomotive performance, the performance of the locomotive's traction transmission, the consumption of energy from the motor fuel as a function of output power, and other features of the system performance that may enable modeling of the system performance. The optimization program can be an algorithm that is executed in a processor in order to optimize performance via a target function, which can include, for example, minimizing travel time, minimizing changes between performance settings (operating points, so-called notches) and minimizing emissions .

Bei herkömmlichen Hybridlokomotivsystemen mit Leistungszufuhr durch einen Motor und eine Batterie optimiert ein Steuerungssystem typischerweise Faktoren wie Treibstoffverbrauch, NOx-Emission, Ladezustand der Batterie, ohne Wetterbedingungen der Umgebung wie Temperatur und Druck an mehreren verschiedenen Punkten entlang einer Fahrtstrecke zu berücksichtigen. Weiterhin laufen herkömmliche Optimierungsprogramme, wenn sie nicht explizit für den Betrieb eines Hybridlokomotivsystems formuliert sind, Gefahr, dass die Batterie und der Motor ohne vorherige Kenntnis der Leistungs- und Drehmomentanforderungen für eine stabile Verbrennung bei niedrigen Temperaturbedingungen entlang der Fahrtstrecke betrieben werden, was zu einem potenziell höheren Treibstoffverbrauch und/oder einer reduzierten Lebensdauer der Komponenten führt.In conventional hybrid locomotive systems powered by an engine and a battery, a control system typically optimizes factors such as fuel consumption, NOx emission, battery charge level, without taking into account environmental weather conditions such as temperature and pressure at several different points along a route. Furthermore, conventional optimization programs, if not explicitly formulated for the operation of a hybrid locomotive system, run the risk that the battery and the engine are operated along the route without prior knowledge of the power and torque requirements for stable combustion at low temperature conditions, which can potentially result leads to higher fuel consumption and / or a reduced service life of the components.

Bei Optimierungsprogrammen für Hybridfahrzeuge besteht nach wie vor Spielraum für eine Verbesserung der Energieeffizienz.Optimization programs for hybrid vehicles still have scope for improving energy efficiency.

KURZBESCHREIBUNGSHORT DESCRIPTION

Nach einem Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein System zum Steuern eines Hybridantriebssystems einen Computer, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebantriebssystem zugeordnet sind, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst. Der Computer ist außerdem so programmiert, dass er Informationen über das aktuelle und vorhergesagte Wetter der Umgebung erhält, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems zu optimieren, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er die erste Energiequelle und/oder die zweite Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt.In one aspect of the subject matter of the invention, a system for controlling a hybrid drive system includes a computer that is programmed to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source. The computer is also programmed to receive information about the current and predicted weather of the environment associated with the predetermined route of the hybrid drive system, to determine a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system that correspond to the altitude and terrain along the predetermined route associated with the hybrid drive system that it creates a transportation plan to optimize at least one of several performance parameters of the hybrid drive system when the hybrid drive system is traveling along the predetermined route and that it prefers the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan selects.

Nach einem anderen Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebssystems das Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen einer vorgegebenen Route, die von dem Hybridantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zurückzulegen ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erhalten von Informationen über das Wetter der Umgebung entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems, das Bestimmen eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs des Hybridantriebssystems, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, das Erstellen eines Beförderungsplans, der mehrere Betriebsparameter des Hybridantriebssystems optimiert, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und das bevorzugte Wählen der ersten Energiequelle und/oder der zweiten Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans.According to another aspect of the subject matter of the invention, a method for controlling a hybrid drive system includes obtaining altitude and terrain information of a predetermined route to be traveled by the hybrid drive system, which includes a first energy source and a second energy source. The method further includes obtaining information about the weather of the environment along the predetermined route of the hybrid drive system, determining a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system that are associated with the altitude and the terrain along the predetermined route of the hybrid drive system, creating a transportation plan, which optimizes a plurality of operating parameters of the hybrid drive system when the hybrid drive system is traveling along the predetermined route, and the preferred selection of the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Antriebssystem eine Hybrid-Leistungsquelle, um Leistung zum Antrieb des Antriebssystems über eine Leistungsübertragungsleitung bereitzustellen, wobei die Hybrid-Leistungsquelle einen Verbrennungsmotor (kurz Motor) und einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit der Leistungsübertragungsleitung, einer Batteriebank, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, einer Wahlvorrichtung und einem Computer gekoppelt ist. Die Wahlvorrichtung ist so angeordnet, dass sie den Elektromotor selektiv mit der Leistungsübertragungsleitung koppelt.According to yet another aspect of the subject of the invention, a comprises Drive system, a hybrid power source to provide power for driving the drive system via a power transmission line, the hybrid power source comprising an internal combustion engine (short motor) and an electric motor, the internal combustion engine with the power transmission line, a battery bank, which is coupled to the electric motor, a voting device and a computer is coupled. The selector is arranged to selectively couple the electric motor to the power transmission line.

Das Antriebssystem umfasst auch einen Computer, der so konfiguriert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, das eine erste und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind, und dass er Informationen über das Wetter der Umgebung erhält, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind. Der Computer ist ferner so programmiert, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, und dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems zu optimieren, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er die erste Energiequelle und/oder die zweite Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt.The drive system also includes a computer configured to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system, which includes first and second energy sources, and to receive information about the weather in the area that are assigned to the predefined route of the hybrid drive system. The computer is also programmed to determine a hybrid drive system power and torque requirements associated with the altitude and terrain along the predetermined hybrid drive system route and to create a transportation plan to optimize at least one of the hybrid drive system performance parameters when the hybrid drive system travels along the predetermined route and that it preferably selects the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan.

Nach einem Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein System zum Steuern eines Hybridantriebssystems einen Computer, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind. Der Computer ist ferner so programmiert, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern und in dem Hybridantriebssystem eine stabile Verbrennung bei niedriger Temperatur zu ermöglichen, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er mindestens eines aus: erster Energiequelle und/oder zweiter Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt, um mindestens eines aus: Leistungsbedarf und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.In one aspect of the subject matter of the invention, a system for controlling a hybrid drive system includes a computer that is programmed to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source . The computer is also programmed to determine a power requirement and a torque requirement associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system, to create a transportation plan to control at least one of several performance parameters, and one in the hybrid drive system enable stable combustion at a low temperature when the hybrid drive system is moving along the predetermined route and that it preferably selects at least one of: first energy source and / or second energy source based on the transportation plan, at least one of: power requirement and torque requirement of the hybrid drive system to deliver.

Nach einem anderen Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebssystems das Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen einer vorgegebenen Route, die von dem Hybridantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zurückzulegen ist. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, das Erstellen eines Beförderungsplans, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern, um in dem Hybridantriebssystem eine stabile Verbrennung bei niedriger Temperatur zu ermöglichen, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und das bevorzugte Wählen mindestens eines aus: Leistungsbedarf und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems.According to another aspect of the subject matter of the invention, a method for controlling a hybrid drive system includes obtaining altitude and terrain information of a predetermined route to be traveled by the hybrid drive system, which includes a first energy source and a second energy source. The method also includes determining a power requirement and a torque requirement associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system, creating a transportation plan to control at least one of several performance parameters to provide stable combustion at low in the hybrid drive system Allow temperature when the hybrid drive system travels along the predetermined route, and preferentially select at least one of: power and torque requirements of the hybrid drive system.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Hybridantriebssystem eine Hybrid-Leistungsquelle, um Leistung zum Antrieb des Antriebssystems über eine Leistungsübertragungsleitung bereitzustellen, wobei die Hybrid-Leistungsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit der Leistungsübertragungsleitung, einer Batteriebank, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, einer Wahlvorrichtung und einem Computer gekoppelt ist. Die Wahlvorrichtung ist so angeordnet, dass der Elektromotor selektiv mit der Leistungsübertragungsleitung gekoppelt wird. Der Computer ist so konfiguriert, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind, und dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind. Der Computer ist ferner so programmiert, dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern und in dem Hybridantriebssystem eine stabile Verbrennung bei niedriger Temperatur zu ermöglichen, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er mindestens eines aus: erster Energiequelle und/oder zweiter Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt, um mindestens eines aus: Leistungsbedarf und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.According to yet another aspect of the subject matter of the invention, a hybrid drive system comprises a hybrid power source to provide power for driving the drive system via a power transmission line, the hybrid power source comprising an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine having the power transmission line, a battery bank, which is coupled to the electric motor, a voting device and a computer. The selector is arranged so that the electric motor is selectively coupled to the power transmission line. The computer is configured to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system, which includes a first energy source and a second energy source, and to determine a power requirement and a torque requirement, the altitude and the Terrain along the predetermined route of the hybrid drive system are assigned. The computer is also programmed to create a transportation plan to control at least one of several performance parameters and to enable stable, low-temperature combustion in the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route and to at least one out : preferably selects the first energy source and / or the second energy source on the basis of the transportation plan in order to deliver at least one of: power requirement and torque requirement of the hybrid drive system.

Verschiedene andere Merkmale sind aus der folgenden eingehenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.Various other features will be apparent from the following detailed description and drawings.

FigurenlisteFigure list

Die Zeichnungen veranschaulichen eine Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung. Zur besseren Veranschaulichung wird ein Lokomotiv- und Gleissystem gezeigt, aber andere Antriebssysteme und Routen des Antriebssystems sind mitaufgenommen, es sei denn, Sprache oder Kontext besagen etwas anderes.

  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein in einem Lokomotiventraktionssystem genutztes Hybridantriebssystem, welches Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung integriert, darstellt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein in einem Lokomotiventraktionssystem genutztes Hybridantriebssystem, welches eine alternative Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung integriert, darstellt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das bei Integrieren von Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung in das Hybridantriebssystem von 1 hilfreich ist.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem Gegenstand der Erfindung.
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das ein in einem Lokomotiventraktionssystem genutztes anderes Hybridantriebssystem, welches Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung integriert, darstellt.
  • 6 ist ein Blockdiagramm, das ein in einem Lokomotiventraktionssystem genutztes anderes Hybridantriebssystem, welches eine alternative Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung integriert, darstellt.
  • 7 ist ein Blockdiagramm, das bei Integrieren von Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung in das Hybridantriebssystem von 5 hilfreich ist.
  • 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß dem Gegenstand der Erfindung.
The drawings illustrate an embodiment of the subject of the invention. To A locomotive and track system is shown for better illustration, but other propulsion systems and routes of the propulsion system are included unless language or context indicate otherwise.
  • 1 Figure 3 is a block diagram illustrating a hybrid propulsion system used in a locomotive traction system that incorporates embodiments of the subject of the invention.
  • 2nd Fig. 4 is a block diagram illustrating a hybrid propulsion system used in a locomotive traction system that incorporates an alternative embodiment of the subject of the invention.
  • 3rd FIG. 10 is a block diagram used when integrating embodiments of the subject invention into the hybrid drive system of FIG 1 is helpful.
  • 4th is a flow diagram of a method according to the subject of the invention.
  • 5 FIG. 12 is a block diagram illustrating another hybrid propulsion system used in a locomotive traction system that incorporates embodiments of the subject of the invention.
  • 6 Figure 3 is a block diagram illustrating another hybrid propulsion system used in a locomotive traction system that incorporates an alternative embodiment of the subject of the invention.
  • 7 FIG. 10 is a block diagram used when integrating embodiments of the subject invention into the hybrid drive system of FIG 5 is helpful.
  • 8th is a flow diagram of a method according to the subject of the invention.

EINGEHENDE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Der Gegenstand der Erfindung umfasst Ausführungsformen, die Routennavigationssysteme betreffen. Der Gegenstand der Erfindung umfasst Ausführungsformen, die Verfahren zum Erstellen von optimierten Fahrten für ein Hybridantriebssystem betreffen.The subject matter of the invention includes embodiments that relate to route navigation systems. The subject matter of the invention comprises embodiments which relate to methods for creating optimized trips for a hybrid drive system.

Ferner wird der Gegenstand der Erfindung in Bezug auf einen Hybridmotor einer Lokomotive als nicht einschränkendes Beispiel beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die hierin dargestellten Ausführungsformen und Verfahren auf Hybridantriebssysteme im Allgemeinen breit anwendbar sind. Diese beispielhaften Hybridantriebssysteme umfassen rein batteriebetriebene Lokomotiven innerhalb eines aus Standard-Lokomotiven bestehenden Verbands, d.h. eine Konfiguration einer batterieelektrischen Lokomotive (BEL), wobei die Batterien nicht in eine einzige Lokomotive integriert sind. Ferner wird ein „Fahrzeug“ in dieser Beschreibung durchgehend sowohl als einzelne integrierte Einheit als auch für eine Gruppe von mehreren Lokomotiven verwendet, von denen eine oder mehrere über einen Energiespeicher verfügen, der in eine Lokomotive mit Motor und Energiespeichereinheit integriert sein kann oder nicht. Die Definition des Begriffs „Fahrzeug“ kann sich zusätzlich auf schwere Nutzfahrzeuge beziehen, bei denen die Energiespeichereinheiten in einem Anhänger untergebracht sein können, der zwischen den normalen Lastanhängern mit der Zugmaschine verbunden ist, wodurch er im Wesentlichen zu einem „Lastzug“ wird. Die Definition von „Hybridfahrzeugen“ umfasst mit anderen Worten Energiespeichereinheiten, die nicht unbedingt in die einzige Antriebseinheit eines Schwerlasters integriert sind, sondern als separate, abnehmbare Einheiten vorliegen können. Darüber hinaus kann sich die Definition von „Fahrzeug“ zusätzlich auf alle anderen Fahrzeuge einschließlich Lastkraftwagen/ OHV/ Autos und autonome Fahrzeuge beziehen. „Höhe und Gelände“ betreffen und umfassen die mit den Gleisen verbundenen Angaben wie Steigungen, Gleisradius in Kurven usw., auf denen sich eine Lokomotive typischerweise fortbewegt.Furthermore, the subject matter of the invention is described with reference to a hybrid engine of a locomotive as a non-limiting example. However, those skilled in the art will recognize that the embodiments and methods presented herein are generally broadly applicable to hybrid drive systems. These exemplary hybrid propulsion systems include purely battery powered locomotives within a set of standard locomotives, i.e. a configuration of a battery electric locomotive (BEL), where the batteries are not integrated into a single locomotive. Furthermore, a “vehicle” is used throughout this description both as a single integrated unit and for a group of several locomotives, one or more of which have an energy store, which may or may not be integrated in a locomotive with a motor and an energy storage unit. The definition of the term “vehicle” can additionally refer to heavy commercial vehicles, in which the energy storage units can be accommodated in a trailer that is connected to the tractor between the normal load trailers, whereby it essentially becomes a “truck trailer”. In other words, the definition of “hybrid vehicles” encompasses energy storage units that are not necessarily integrated into the only drive unit of a heavy truck, but can be present as separate, removable units. In addition, the definition of "vehicle" can also refer to all other vehicles including trucks / OHV / cars and autonomous vehicles. “Height and terrain” concern and include the information associated with the tracks such as slopes, track radius in curves, etc., on which a locomotive typically travels.

1 zeigt eine repräsentative Anordnung für eine Lokomotive, die in einem Einzelverband integriert ist, und die großen Einrichtungen, die in mehreren Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstands der Erfindung, zu dem typischerweise ein elektrisches Antriebssystem gehört, verwendet werden. In Bezug auf beispielhafte dieselelektrischer Lokomotiven ist ein Elektromotor immer Teil eines Antriebssystems, mit oder ohne Batterien. Ein beispielhaftes elektrisches Antriebssystem umfasst typischerweise einen Motor (z. B. einen Verbrennungsmotor), der mit einer Lichtmaschine verbunden ist, die wiederum mit den elektrischen Fahrmotoren verbunden ist, die die zum Drehen der Räder des Zuges erforderliche Triebkraft liefern. Darüber hinaus sind mehrere mögliche Anordnungen der nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen, Systeme und Komponenten typischerweise für Lokomotiven oder große Geländefahrzeuganwendungen relevant, die den Einsatz von Elektroantrieb für alle vorgegebenen Fahrtstrecken widerspiegeln. 1 Figure 4 shows a representative arrangement for a locomotive integrated into a single unit and the large facilities used in several embodiments of the present subject matter of the invention, which typically includes an electric propulsion system. With regard to exemplary diesel-electric locomotives, an electric motor is always part of a drive system, with or without batteries. An exemplary electric drive system typically includes an engine (e.g., an internal combustion engine) that is connected to an alternator, which in turn is connected to the electric traction motors that provide the driving force required to rotate the train's wheels. In addition, several possible arrangements of the devices, systems and components described below are typically relevant for locomotives or large off-road vehicle applications, which reflect the use of electric drive for all specified routes.

Bezüglich 1 umfasst ein Hybridantriebssystem 10, das Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung integriert, einen Motor 16, der mit einer Lichtmaschine 17 verbunden ist, die über eine Reihe von entsprechenden Leistungsübertragungsleitungen 12 und eine Reihe von Schaltelementen 20 eine Anzahl von elektrischen (Traktions-)Motoren 18 mit elektrischer Energie auf dem Lokomotivenstromnetz versorgt. Der Elektromotor 18 ist ebenfalls über die Reihe von Schaltelementen 20 mit einer Batterie oder Bank von Batterien 22 gekoppelt. Die Reihe der Schaltelemente 20 ist als ein Satz von Schaltern 24, 26, 28 dargestellt, die selektiv den Elektromotor 18 mit dem Motor 16 oder der Batterie 22 oder sowohl mit dem Motor 16 als auch mit den Batterien 22 koppeln. Die Schalter 24, 26, 28, werden selektiv von einem Steuergerät 30 gesteuert, der mit einem Computer 32 gekoppelt ist.In terms of 1 includes a hybrid drive system 10th , which integrates embodiments of the subject of the invention, a motor 16 with an alternator 17th which is connected via a series of corresponding power transmission lines 12th and a series of switching elements 20 a number of electric (traction) motors 18th supplied with electrical energy on the locomotive power network. The electric motor 18th is also about the range of switching elements 20 With a battery or bank of batteries 22 coupled. The series of switching elements 20 is as a set of switches 24th , 26 , 28 shown that selectively the electric motor 18th with the engine 16 or the battery 22 or both with the engine 16 as well as with the batteries 22 couple. The switches 24th , 26 , 28 , are selectively controlled by a control unit 30th controlled by a computer 32 is coupled.

2 ist eine alternative Ausführungsform, welche eine separate batterieelektrische Lokomotive innerhalb eines Verbands nutzt. In dieser beispielhaften Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung ist der Motor 16 mit dem Elektromotor 18, wie dargestellt, über die Lichtmaschine 17 mittels einer Leistungsübertragungsleitung 12 gekoppelt. Im Betrieb können die Schalter 24, 26, 28 des Hybridantriebssystems 10 den Elektromotor 18 selektiv entweder über die Lichtmaschine 17 oder die Batteriebank 22 oder sowohl den Motor 16 als auch die Batteriebank 22 mit dem Motor 16 koppeln. So wird z.B. durch Schließen der Schalter 24 und 26 und Öffnen des Schalters 28 der Motor 16 mit dem entsprechenden Elektromotor 18 gekoppelt und kann diesen mit Leistung versorgen. Unabhängig wird in dem Batteriefach durch Schließen der Schalter 24 und 28 und Öffnen des Schalters 26 die Batteriebank 22 mit dem entsprechenden Elektromotor 18 gekoppelt und kann von diesem direkt Leistung beziehen. 2nd is an alternative embodiment that uses a separate battery-electric locomotive within an association. In this exemplary embodiment of the subject of the invention is the motor 16 with the electric motor 18th , as shown, via the alternator 17th by means of a power transmission line 12th coupled. In operation, the switches 24th , 26 , 28 of the hybrid drive system 10th the electric motor 18th selectively either via the alternator 17th or the battery bank 22 or both the engine 16 as well as the battery bank 22 with the engine 16 couple. For example, by closing the switch 24th and 26 and opening the switch 28 the motor 16 with the corresponding electric motor 18th coupled and can provide this with power. It is independent in the battery compartment by closing the switch 24th and 28 and opening the switch 26 the battery bank 22 with the corresponding electric motor 18th coupled and can draw power directly from it.

In einer anderen alternativen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung, z.B. bei einigen Personenkraftwagen, kann das Motorantriebssystem ein mechanisches Antriebssystem verwenden. In einer solchen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann der Motor 16 über mechanische Getriebe mit dem Elektromotor 18 verbunden werden. In diesen Ausführungsformen handelt es sich bei den Schaltern 24, 26, 28 um mechanische Kupplungen, Getriebezüge und ähnliches, die so konfiguriert sind, dass sie dem Elektromotor 18 mechanische Leistung übermitteln.In another alternative embodiment of the object of the invention, for example in some passenger cars, the motor drive system can use a mechanical drive system. In such an embodiment of the subject of the invention, the motor 16 via mechanical gears with the electric motor 18th get connected. In these embodiments, the switches are 24th , 26 , 28 around mechanical clutches, gear trains and the like, which are configured to match the electric motor 18th transmit mechanical power.

1 und 2 veranschaulichen einen Computer 32, der so konfiguriert ist, dass er Informationen von einem Ortungselement 34, einem Gleise charakterisierendem Element 36 und Sensoren 38 empfängt. Ein Steueralgorithmus 40 arbeitet innerhalb des Computers 32 und ist so konfiguriert, dass er einen Beförderungsplan entsprechend Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung erstellt. Das Hybridantriebssystem 10 wird auf einem Gleis 42 positioniert, und Informationen können über eine drahtlose Kommunikation von einer Fahrdienstleitung oder einer beispielhaften streckenseitigen Position 44 an das Hybridantriebssystem 10 übertragen werden. Der Steueralgorithmus 40 wird verwendet, um einen optimierten Beförderungsplan zu berechnen, der sowohl auf den aktuellen als auch auf den vorhergesagten Umgebungsbedingungen und Parametern des Hybridantriebssystems 10, des Gleises 42 basiert, wie z.B. Anzahl der Wettervorhersagebedingungen wie Temperatur- und Druckvorhersagen an mehreren Punkten der Fahrtstrecke, einer Anzahl von Lokomotiven, Gesamtlast und ähnliches. Der Steueralgorithmus 40 berücksichtigt auch Ziele des Einsatzes, die die Auswahl der Leistungsquelle unter verschiedenen Wetterbedingungen, die Fahrtzeit, die Einstellung der maximalen Leistung, Höchstgeschwindigkeiten, Abgasemissionen, eine Anzahl von Gaswechseln des Hybridantriebssystems oder ähnliches umfassen können. 1 and 2nd illustrate a computer 32 configured to receive information from a location element 34 , a track characterizing element 36 and sensors 38 receives. A control algorithm 40 works inside the computer 32 and is configured to create a transportation plan in accordance with embodiments of the subject of the invention. The hybrid drive system 10th is on a track 42 positioned, and information can be received via wireless communication from a traffic control or an exemplary trackside position 44 to the hybrid drive system 10th be transmitted. The control algorithm 40 is used to calculate an optimized transportation plan based on both the current and predicted environmental conditions and parameters of the hybrid propulsion system 10th , the track 42 based, such as the number of weather forecast conditions such as temperature and pressure forecasts at several points of the route, a number of locomotives, total load and the like. The control algorithm 40 also takes into account operational goals, which may include selecting the power source in various weather conditions, travel time, setting maximum power, maximum speeds, exhaust emissions, a number of gas changes of the hybrid drive system, or the like.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Beförderungsplan auf der Grundlage von Modellen für das Verhalten des Zugs bei der Bewegung des Hybridantriebssystems 10 entlang des Gleises 42 als Lösung von nichtlinearen, aus der Physik abgeleiteten Differentialgleichungen mit vereinfachenden Annahmen, die im Steueralgorithmus 40 vorgesehen sind, erstellt. Der Steueralgorithmus 40 hat Zugriff auf die Informationen des Ortungselements 34, des Elements zur Gleischarakterisierung 36, einer vorgegebenen Fahrtroute 52 (2), eines Wettervorhersage-Informationsmoduls einschließlich eines Temperaturvorhersagemoduls 54 und eines Druckvorhersagemoduls 56 und/oder von Sensoren 38, um den Beförderungsplan zu erstellen, wodurch Treibstoffverbrauch minimiert und gleichzeitig Emissionen innerhalb akzeptabler Vorgaben gehalten werden, eine gewünschte Fahrtzeit festgelegt und/oder eine angemessene Personaleinsatzzeit gewährleistet werden.In an exemplary embodiment, the transportation schedule is based on models of the behavior of the train when the hybrid propulsion system is moving 10th along the track 42 as a solution of nonlinear, differential equations derived from physics with simplifying assumptions in the control algorithm 40 are provided. The control algorithm 40 has access to the location element information 34 , the element for track characterization 36 , a given route 52 ( 2nd ), a weather forecast information module including a temperature forecast module 54 and a print prediction module 56 and / or sensors 38 to create the transportation plan, minimizing fuel consumption while keeping emissions within acceptable limits, setting a desired travel time, and / or ensuring adequate staff deployment time.

Das Steuergerät 30 steuert die Schalter 24, 26, 28 nach dem Steueralgorithmus 40, während es dem Beförderungsplan folgt, und verbindet den Elektromotor 18 mit dem Motor 16 bzw. trennt ihn von diesem und/oder verbindet den Elektromotor 18 mit der Batteriebank 22 bzw. trennt ihn von dieser. In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfinder trifft das Steuergerät 30 autonom Entscheidungen über den Zugbetrieb, in einer anderen Ausführungsform kann der Fahrzeugführer damit befasst sein, den Zug so zu lenken, dass er dem Beförderungsplan folgt.The control unit 30th controls the switches 24th , 26 , 28 according to the control algorithm 40 while following the transportation schedule and connects the electric motor 18th with the engine 16 or separates it from this and / or connects the electric motor 18th with the battery bank 22 or separate him from it. In one embodiment of the subject matter of the inventors, the control unit hits 30th autonomous decisions about train operation, in another embodiment the driver can be concerned with steering the train in such a way that it follows the transport plan.

Nach einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann der Beförderungsplan während der Ausführung in Echtzeit geändert werden. So kann im Fall einer großen Entfernung ein anfänglicher Plan ermittelt werden, aber aufgrund der Komplexität des Planoptimierungs-Steueralgorithmus 40 und sich ändernder Bedingungen kann der Plan entsprechend modifiziert werden. Der Steueralgorithmus 40 kann auch zur Segmentierung des Einsatzes genutzt werden, wobei der Einsatz durch Streckenpunkte unterteilt werden kann. Obwohl nur ein einziger Steueralgorithmus 40 diskutiert wird, werden Fachleute des Gebiets leicht erkennen, dass mehr als ein Steueralgorithmus 40 in Reihe oder parallel verwendet werden kann.According to one embodiment of the object of the invention, the transportation schedule can be changed in real time during execution. Thus, in the case of a long distance, an initial plan can be determined, but due to the complexity of the plan optimization control algorithm 40 and changing conditions, the plan can be modified accordingly. The control algorithm 40 can also be used to segment the mission, whereby the mission can be divided by waypoints. Although only a single control algorithm 40 When discussed, those skilled in the art will readily recognize that more than one control algorithm 40 can be used in series or in parallel.

3 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Blockschaltbilds eines Systems 50 zum Steuern eines Hybridantriebssystems 10 (1). In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ist das Hybridantriebssystems eine Lokomotive. Das Hybridantriebssystem 10 umfasst eine erste Energiequelle 16 und eine zweite Energiequelle 22. In einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ist die erste Quelle der Motor 16 und die zweite Quelle die Batteriebank 22. Das System 50 umfasst außerdem den beispielhaften Computer 32, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen, die einer vorgegebenen Route 52 für das Hybridantriebssystem 10 zugeordnet sind, erhält. Der Computer 32 ist außerdem so programmiert, dass er Umgebungswetterinformationen, die der vorgegebenen Route 52 des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, erhält. Die Umgebungswetterinformationen umfassen Temperaturinformationen 54 und Druckinformationen 56. Die Umgebungstemperaturinformationen können die aktuellen Temperaturbedingungen und/oder die vorhergesagten Temperaturbedingungen sein. Die Umgebungsdruckinformationen können analog die aktuellen Druckbedingungen und/oder die vorhergesagten Druckbedingungen sein. 3rd shows an exemplary representation of a block diagram of a system 50 for controlling a hybrid drive system 10th ( 1 ). In one embodiment of the present subject matter of the invention, the hybrid drive system is a locomotive. The hybrid drive system 10th comprises a first energy source 16 and a second source of energy 22 . In an exemplary embodiment of the present subject matter of the invention, the first source is the motor 16 and the second source is the battery bank 22 . The system 50 also includes the exemplary computer 32 which is programmed to provide altitude and terrain information corresponding to a given route 52 for the hybrid drive system 10th are assigned. The computer 32 is also programmed to provide environmental weather information corresponding to the given route 52 assigned to the hybrid drive system. The ambient weather information includes temperature information 54 and printing information 56 . The ambient temperature information can be the current temperature conditions and / or the predicted temperature conditions. Analogously, the ambient pressure information can be the current pressure conditions and / or the predicted pressure conditions.

Der Computer 32 ist ferner so programmiert, dass er einen Beförderungsplan 62 erstellt, der eine Reihe von Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems 10 optimiert, während sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebene Route 52 fortbewegt, und entweder den Motor oder die Batteriebank oder beides auf dem Beförderungsplan 62 bevorzugt auswählt. The computer 32 is also programmed to have a promotion plan 62 created a set of performance parameters of the hybrid drive system 10th optimized while the hybrid drive system is along the given route 52 moving, and either the engine or the battery bank, or both on the transportation schedule 62 prefers to choose.

Darüber hinaus ist der Computer 32 so programmiert, dass er den Beförderungsplan auf der Grundlage einer Zielfunktion erstellt, die interessierende Faktoren wie den Leistungsbedarf 64 und den Drehmomentbedarf 66 entlang der vorgegebenen Route 52, die Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform eines ersten Energienutzungssystems, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 10 nutzt, Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 10, Ladezustand der Batteriebank, Fahrtzeit, maximale Leistungseinstellung, Geschwindigkeitsbegrenzung und für das Hybridantriebssystem 10 vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte umfasst. In einer anderen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung können verschiedene andere Leistungsverhaltensparameter wie der Verbrauch von Energie aus dem Motortreibstoff und der Batterieladung als Funktion von Ausgangsleistung, Leistungsdaten der Lokomotive, Leistungsverhalten des Antriebssystem-Traktionsgetriebes und Kühleigenschaften des Hybridantriebssystems 10 bei der Optimierung des Beförderungsplans 62 berücksichtigt werden.In addition, the computer 32 programmed to create the promotion plan based on an objective function that factors of interest such as the power requirement 64 and the torque requirement 66 along the given route 52 , the life of the engine as an exemplary embodiment of a first energy utilization system that uses the motor fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 10th uses, life of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 10th , State of charge of the battery bank, driving time, maximum power setting, speed limit and for the hybrid drive system 10th prescribed exhaust gas limit values. In another embodiment of the subject of the invention, various other performance parameters such as the consumption of energy from the motor fuel and the battery charge as a function of output power, performance data of the locomotive, performance of the traction system and cooling properties of the hybrid drive system 10th in optimizing the transportation plan 62 be taken into account.

In einer anderen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann der Computer 32 dazu veranlasst werden, den Beförderungsplan 62 auf der Grundlage der Umgebungswetterbedingungen, die während der Fahrt des Antriebssystems von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt auftreten, abzuändern. Der Computer 32 ist so konfiguriert, dass er die Höhen-, Gelände- und Wetterinformationen von einem Computer erhält, der vom Hybridantriebssystem entfernt steht.In another embodiment of the subject of the invention, the computer can 32 be prompted to the promotion plan 62 based on the ambient weather conditions that occur while the drive system is traveling from a first point to a second point. The computer 32 is configured to receive altitude, terrain, and weather information from a computer that is remote from the hybrid drive system.

Wie dargestellt werden Anweisungen speziell für die Planung einer Fahrt entweder an Bord oder von einem entfernten Ort, wie z.B. einer Fahrdienstleitung mit Anweisungen, eingegeben. Solche Eingabeinformationen umfassen u.a. die Überwachungsausrüstung an Bord oder außerhalb des Hybridantriebssystems 10 erfasst werden.As shown, instructions are entered specifically for planning a trip either on board or from a remote location, such as a driver service with instructions. Such input information includes, inter alia, the monitoring equipment on board or outside the hybrid drive system 10th are recorded.

Basierend auf den Spezifikationsdaten wird ein optimaler Plan, der den Treibstoffverbrauch in Abhängigkeit von Geschwindigkeitsbegrenzungen, Emissionsgrenzwerten, der Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform für ein erstes Energienutzungssystem, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems nutzt, der Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems, dem Ladezustand der Batteriebank und ähnliches, entlang der Route, mit gewünschten Start- und Endzeiten minimiert, berechnet, um einen Zeitplan für die Wahl der Leistungsquelle für die Fahrt zu erstellen. Der Zeitplan für die Wahl der Leistungsquelle für die Fahrt umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung und wie später noch erörtert wird, Zeiträume, in denen die bevorzugte Auswahl der Leistungsquelle gefördert wird, um die Vorkenntnisse der Wetterbedingungen zu nutzen, die durch die Temperatur- und Druckbedingungen entlang der Fahrtstrecke des Hybridantriebssystems 10 veranschaulicht werden. Der Plan enthält den Zeitplan für die Wahl zwischen dem Motor und den Batterien zusammen mit optimalen Geschwindigkeits- und Leistungsbetriebspunkteinstellungen, die der Zug einhalten soll, ausgedrückt als Funktion von Entfernung und/oder Zeit, und solchen Betriebsgrenzen des Zuges, einschließlich, aber nicht ausschließlich maximale Betriebspunktleistungs- und Bremseinstellungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen als Funktion vom Standort und den voraussichtlich verbrauchten Treibstoff und die erzeugten Emissionen.Based on the specification data, an optimal plan is made, which shows the fuel consumption as a function of speed limits, emission limit values, the life of the engine as an exemplary embodiment for a first energy use system that uses the motor fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system, the life of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system, the state of charge of the battery bank and the like, along the route, with the desired start and end times minimized, calculated to provide a schedule for the selection of the power source for the Create ride. According to a preferred embodiment of the subject of the invention and as will be discussed later, the schedule for the choice of the power source for the journey comprises periods in which the preferred selection of the power source is promoted in order to use the prior knowledge of the weather conditions caused by the temperature - and pressure conditions along the route of the hybrid drive system 10th are illustrated. The schedule contains the schedule for the choice between the engine and the batteries along with optimal speed and power operating point settings that the train is to maintain, expressed as a function of distance and / or time, and such operating limits of the train, including but not limited to maximum Operating point power and braking settings, speed limits as a function of location and the amount of fuel expected and the emissions generated.

In einer anderen Ausführungsform kann der Computer 32 anstelle der herkömmlichen diskreten Betriebspunktleistungseinstellungen eine stufenlose Leistungseinstellung wählen, die als optimal für den gewählten Zeitplan zur Wahl Zugposition, die Beschreibung des Verbands (d. h. eine oder mehrere Lokomotiven nacheinander), die Beschreibung von Lokomotivenleistung, Kennwerte des regenerativen Bremsens, das Leistungsverhalten des Traktionsgetriebes der Lokomotive, Energieverbrauch aus Motortreibstoff als Funktion von Ausgangsleistung, Kühlungseigenschaften, die vorgesehene Fahrtstrecke (tatsächliche Gleisneigung und -kurvatur als Funktion von Meilenstein oder eine Komponente „tatsächliche Neigung“ zur Berücksichtigung der Kurvatur nach der üblichen Eisenbahnpraxis), der Zug, dargestellt durch die Zusammensetzung und Beladung der Wagen zusammen mit effektiven Luftwiderstandskoeffizienten, gewünschte Fahrtparametern einschließlich, aber nicht ausschließlich Abfahrtszeit und -ort, Endort, gewünschte Fahrtzeit, Identifizierung der Mannschaft (Bediener und/oder Fahrzeugführer), Endzeitpunkt der Schicht der Mannschaft und Route. In another embodiment, the computer can 32 Instead of the conventional discrete operating point power settings, select a stepless power setting that is optimal for the selected schedule to choose the train position, the description of the association (i.e. one or more locomotives in succession), the description of locomotive performance, characteristic values of regenerative braking, the performance behavior of the traction transmission of the locomotive , Energy consumption from motor fuel as a function of output power, cooling properties, the planned route (actual track inclination and curvature as a function of milestone or a component "actual inclination" to take the curvature into account in accordance with normal railway practice), the train, represented by the composition and loading the car together with effective air resistance coefficients, desired driving parameters including, but not exclusively, the departure time and location, end location, desired travel time, identification of the crew (operator and nd / or driver), end time of the shift of the team and route.

Diese Daten können dem Hybridantriebssystem 10 auf verschiedene Weise zur Verfügung gestellt werden, z. B. - ohne darauf beschränkt zu sein - durch manuelle Eingabe dieser Daten durch den Bediener in das Hybridantriebssystem 10 über ein bordeigenes Display, durch Einsetzen eines Speichermediums, wie z. B. einer Speicherkarte und/oder eines USB-Laufwerks, das die Daten enthält, in einen Behälter an Bord der Lokomotive oder durch Übertragung der Informationen über eine drahtlose Kommunikation von der Fahrdienstleitung oder einem streckenseitigen Ort 44 (in 1 dargestellt), wie z. B. einem Gleissignalgerät und/oder einem streckenseitigen Gerät, an das Hybridantriebssystem 10. Die Lastcharakteristik des Hybridantriebssystems 10 (z. B. der Luftwiderstand) kann sich über die Route ändern (z. B. mit der Höhe, der Umgebungstemperatur und dem Zustand der Schienen und Triebwagen), und der Plan kann bei Bedarf aktualisiert werden, um solche Änderungen zu berücksichtigen, z. B. durch eine autonome Echtzeiterfassung der Lokomotiven-/Zugbedingungen. Dazu gehören z. B. Änderungen der Eigenschaften des Hybridantriebssystems 10, die von der Leistungsquelle ermittelt wurde. Wenn beispielsweise ein Zeitplan für die Wahl der optimalen Leistungsquelle eine Leistungseinstellung vorgibt, die zwischen der herkömmlichen Betriebspunkteinstellung, z. B. bei einem effektiven Betriebspunkt 6,8, liegt, kann das Hybridantriebssystem 10, anstatt bei der Betriebspunkteinstellung 7 zu arbeiten, mit einer Leistung arbeiten, die mit dem effektiven Betriebspunkt 6,8 übereinstimmt, um dessen Effizienz weiter zu verbessern.This data can be sent to the hybrid drive system 10th be made available in various ways, e.g. B. - without being limited to this - by manual input of this data by the operator into the hybrid drive system 10th via an on-board display, by inserting a storage medium, such as. B. a memory card and / or a USB drive, which contains the data, in a container on board the locomotive or by transmitting the information via wireless communication from the driver service or a trackside location 44 (in 1 shown), such as. B. a track signal device and / or a trackside device to the hybrid drive system 10th . The load characteristics of the hybrid drive system 10th (e.g. aerodynamic drag) may change along the route (e.g. with altitude, ambient temperature and the condition of the rails and railcars) and the plan can be updated as necessary to reflect such changes, e.g. . B. by autonomous real-time detection of the locomotive / train conditions. These include e.g. B. Changes in the properties of the hybrid drive system 10th that was determined by the power source. For example, if a schedule for choosing the optimal power source specifies a power setting that is between the conventional operating point setting, e.g. B. at an effective operating point 6 , 8th , lies, the hybrid drive system 10th instead of setting the operating point 7 to work with a performance that is at the effective operating point 6 , 8th agrees to further improve its efficiency.

Bei dem zur Berechnung des Zeitplans zur Wahl der optimalen Leistungsquelle verwendeten Vorgehen kann es sich um eine beliebige Anzahl von Verfahren zum Berechnen einer Leistungssequenz handeln, die das Hybridantriebssystem 10 ansteuert, um Treibstoff in Abhängigkeit von Lokomotiven-Betriebsbedingungen, Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform eines ersten Energienutzungssystems, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 10 nutzt, Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 10, Ladezustand der Batteriebank, Emissionen, Zeitplanbeschränkungen oder dergleichen zu minimieren. In einigen Fällen kann der Zeitplan für die Wahl der optimalen Leistungsquelle aufgrund der Ähnlichkeit der Zugkonfiguration, der Route und der Umgebungsbedingungen nahe genug an einem zuvor festgelegten Zeitplan liegen. In diesen Fällen kann es ausreichen, die Antriebstrajektorie in einer Datenbank mit bereits ausgeführten Beförderungsplänen nachzuschlagen und zu verfolgen. Wenn kein zuvor berechneter Plan verfügbar oder geeignet ist, umfassen Verfahren zur Berechnung eines neuen Plans unter anderem die direkte Berechnung des Zeitplans für die Wahl der optimalen Leistungsquelle mit Hilfe von Differentialgleichungsmodellen, die die Physik der Bewegung des Zuges approximieren. Der Aufbau beinhaltet die Wahl einer quantitativen Zielfunktion oder einer gewichteten Summe (Integral) von Modellvariablen, die der Fahrtzeit, der Rate des Treibstoffverbrauchs, den maximalen Leistungseinstellungen, den Geschwindigkeitsbegrenzungen, der Emissionserzeugung plus einem Term zur Bestrafung von übermäßiger Drosselklappenveränderung oder Hin und Her als Beispiele entsprechen.The procedure used to calculate the schedule for choosing the optimal power source can be any number of methods for computing a power sequence that the hybrid drive system 10th drives to fuel depending on locomotive operating conditions, engine life as an exemplary embodiment of a first energy usage system that uses the engine fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 10th uses, life of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 10th To minimize battery bank state of charge, emissions, schedule constraints, or the like. In some cases, the schedule for choosing the optimal power source may be close enough to a predetermined schedule due to the similarity of the train configuration, route, and environmental conditions. In these cases, it may be sufficient to look up and track the drive trajectory in a database with already carried out transportation plans. If a previously calculated plan is not available or suitable, methods of calculating a new plan include, among other things, directly calculating the schedule for choosing the optimal power source using differential equation models that approximate the physics of the train's movement. The setup includes the choice of a quantitative objective function or a weighted sum (integral) of model variables, such as the driving time, the rate of fuel consumption, the maximum power settings, the speed limits, the emission generation plus a term for punishing excessive throttle valve change or back and forth as examples correspond.

Abhängig von der Zielplanung zu einem gegebenen Zeitpunkt kann das Problem z.B. flexibel aufgestellt werden, um beispielsweise Treibstoff vorbehaltlich von Einschränkungen bei Emissionen und Geschwindigkeitsbegrenzungen zu minimieren oder Emissionen vorbehaltlich von Einschränkungen bei Treibstoffverbrauch und Ankunftszeit zu minimieren. Es ist auch möglich, z.B. ein Ziel zur Minimierung der Gesamtfahrtzeit ohne Einschränkungen der Gesamtemissionen oder des Treibstoffverbrauchs festzulegen, wenn eine solche Lockerung der Einschränkungen für den Einsatz erlaubt oder erforderlich wäre.Depending on the target planning at a given time, the problem can e.g. be set up flexibly, for example to minimize fuel subject to restrictions in emissions and speed limits or to minimize emissions subject to restrictions in fuel consumption and arrival time. It is also possible, e.g. set a goal to minimize total travel time without restricting total emissions or fuel consumption if such relaxation of the restrictions on use would be permitted or required.

Mit Hilfe dieses Modells wird eine optimale Steuerungsformulierung erstellt, um die quantitative Zielfunktion vorbehaltlich von Einschränkungen wie u.a. Geschwindigkeitsbegrenzungen sowie minimale und maximale Leistungseinstellungen (Drosselklappe) zu minimieren. Abhängig von der Zielplanung zu einem gegebenen Zeitpunkt kann das Problem flexibel aufgestellt werden, um Treibstoff vorbehaltlich von Einschränkungen bei Emissionen und Geschwindigkeitsbegrenzungen zu minimieren oder Emissionen vorbehaltlich von Einschränkungen bei Treibstoffverbrauch und Ankunftszeit zu minimieren.With the help of this model, an optimal control formulation is created in order to minimize the quantitative objective function, subject to restrictions such as speed limits and minimum and maximum power settings (throttle valve). Depending on the target planning at a given time, this can The problem can be set up flexibly to minimize fuel subject to restrictions in emissions and speed limits or to minimize emissions subject to restrictions in fuel consumption and arrival time.

Im Betrieb wird eine Steuerungsstrategie für das Hybridantriebssystem 10 verwendet, um sowohl dessen Leistungs- als auch den Drehmomentbedarf durch den Motor 16 oder die Batterien 22 oder beide zumindest teilweise beruhend auf den Umgebungsbedingungen (Temperatur und Druck) zu liefern. Sind die Umgebungsbedingungen vorab bekannt, kann ein Beförderungsplan 62 umgesetzt werden, der die Batterie und/oder die Motorleistung bevorzugt nutzt, um den Treibstoffverbrauch zu reduzieren und die Lebensdauer des Motors und/oder der Batterie zu verlängern.A control strategy for the hybrid drive system is in operation 10th used both its power and torque requirements by the engine 16 or the batteries 22 or to deliver both based at least in part on environmental conditions (temperature and pressure). If the environmental conditions are known in advance, a transport plan can be made 62 implemented, which uses the battery and / or the engine power preferentially to reduce fuel consumption and to extend the life of the engine and / or the battery.

Insbesondere ist der beispielhafte Computer 32 so programmiert, dass er das Wissen über eine anstehende Fahrt und Umgebungsbedingungen nutzt, um bevorzugt zu wählen, wie Leistung vom Motor 16 und der Batterie 22 genutzt werden soll. So kann beispielsweise die Kenntnis der spezifischen Erhebungs- oder Höhenanforderungen, die mit einer Fahrt verbunden sind, in der Regel einen Hinweis auf den Umgebungsdruck entlang der vorgegebenen Route 52 geben. In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung kann die relevante Steuerungsstrategie wählen, den Motor in höheren Lagen relativ weniger zu betreiben und damit die Batterie für die gleichen Bedingungen aufzusparen. Dies kann zu einem geringeren Verschleiß der Motorkomponenten führen, da höhere Lagen den Turbolader und andere Komponenten stärker beanspruchen. Außerdem nimmt der Wirkungsgrad der Motoren typischerweise in höheren Lagen ab und daher kann der Einsatz von Batterien statt Motoren zu einem verbesserten Treibstoffverbrauch führen. Ähnliche Kompromisse können bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturbedingungen eingegangen werden. Ein Beispiel für eine Steuerungsstrategie kann z.B. darin bestehen, die Batterien bei hohen Umgebungstemperaturen weniger zu betreiben und dadurch ihre Lebensdauer zu verlängern. Eine bestimmte Fahrt könnte mit anderen Worten die Batterien nur bei Bedarf und/oder nur dann betreiben, wenn die Temperatur nicht zu heiß oder zu kalt ist.In particular, the exemplary computer 32 programmed in such a way that he uses the knowledge of an upcoming trip and environmental conditions to prefer to choose how power from the engine 16 and the battery 22 should be used. For example, knowledge of the specific elevation or altitude requirements associated with a trip can usually provide an indication of the ambient pressure along the specified route 52 give. In one embodiment of the present subject matter of the invention, the relevant control strategy can choose to operate the motor relatively less in higher altitudes and thus save the battery for the same conditions. This can lead to less wear on the engine components, as higher positions put more stress on the turbocharger and other components. In addition, the efficiency of the engines typically decreases at higher altitudes and therefore using batteries instead of engines can lead to improved fuel consumption. Similar compromises can be made in different ambient temperature conditions. An example of a control strategy can consist, for example, of operating the batteries less at high ambient temperatures and thereby extending their service life. In other words, a particular trip could only operate the batteries when needed and / or only when the temperature is not too hot or too cold.

Der Verweis auf Emissionen im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung bezieht sich auf kumulative Emissionen, die in Form von Stickstoffoxiden (NOx), unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Partikeln und/oder ähnlichem erzeugt werden. Wenn ein Hauptziel während eines Beförderungsauftrags die Verringerung der Gesamtemissionen ist, kann der Steueralgorithmus 40 erzeugt oder geändert werden, um dieses Fahrtziel in Verbindung mit einer verbesserten Treibstoffgesamteffizienz zu berücksichtigen. Eine wichtige Flexibilität bei der Festlegung der Optimierung besteht darin, dass einige oder alle Fahrtziele je nach geographischer Region oder Einsatz variieren können. Beispielsweise kann bei einem Zug mit hoher Priorität die Mindestzeit auf einer Route das einzige Ziel sein, da es sich um einen Verkehr mit hoher Priorität handelt. In einem anderen Beispiel könnte der Emissionsausstoß entlang der geplanten Zugstrecke von Bundesstaat zu Bundesstaat variieren.The reference to emissions in connection with an embodiment of the present subject matter of the invention refers to cumulative emissions generated in the form of nitrogen oxides (NOx), unburned hydrocarbons, particles and / or the like. If a major goal during a transportation job is to reduce total emissions, the control algorithm can 40 created or modified to account for this destination in conjunction with improved overall fuel efficiency. An important flexibility in determining the optimization is that some or all of the destinations can vary depending on the geographic region or application. For example, for a high priority train, the minimum time on a route may be the only destination because it is high priority traffic. In another example, emissions could vary from state to state along the planned train route.

Weiter unter Verweis auf 3 werden, sobald der optimierte Beförderungsplan 62 erstellt ist, Leistungsbefehle erzeugt, um den Plan umzusetzen. Abhängig von der Betriebskonfiguration dient in einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ein Befehl dazu, dass die Lokomotive dem Befehl für optimierte Leistung folgt, um eine optimale Geschwindigkeit zu erreichen. Der Gegenstand der Erfindung erhält von dem Lokomotivenverband des Hybridantriebssystems 10 Informationen über tatsächliche Geschwindigkeit und Leistung. Aufgrund der unvermeidlichen Annäherungen in den für die Optimierung verwendeten Modellen wird eine Closed-Loop-Berechnung der Korrekturen der optimierten Leistung erreicht, um die gewünschte optimale Geschwindigkeit zu verfolgen. Solche Korrekturen der Zugbetriebsgrenzen können automatisch oder durch den Fahrzeugführer, der üblicherweise die ultimative Kontrolle über den Zug hat, vorgenommen werden.Further with reference to 3rd once the optimized transportation schedule 62 is created, performance commands are generated to implement the plan. In one embodiment of the present subject matter of the invention, depending on the operating configuration, a command is for the locomotive to follow the command for optimized performance to achieve optimal speed. The subject of the invention is obtained from the locomotive association of the hybrid drive system 10th Information about actual speed and performance. Due to the inevitable approximations in the models used for the optimization, a closed loop calculation of the corrections of the optimized performance is achieved in order to track the desired optimal speed. Such corrections to train operating limits can be done automatically or by the driver who usually has ultimate control over the train.

Im Betrieb überwacht der Steueralgorithmus 40 kontinuierlich die Systemeffizienz und aktualisiert den Beförderungsplan auf der Grundlage der tatsächlichen gemessenen Effizienz kontinuierlich, wann immer eine solche Aktualisierung die Fahrtleistung verbessern würde. Die Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder die vollständige Neuplanung der Berechnungen kann vollständig in der (den) Lokomotive(n) durchgeführt oder ganz oder teilweise an einen entfernten Ort wie z. B. in die Fahrdienstleitung oder in die streckenseitigen Abfertigungseinrichtungen verlegt werden, wo drahtlose Technologie zur Übermittlung der Pläne an das Hybridantriebssystem 10 verwendet wird. Der Gegenstand der Erfindung kann auch Effizienztrends erzeugen, die zur Entwicklung von Lokomotivenflottendaten hinsichtlich der Effizienzübertragungsfunktionen genutzt werden können. Die flottenweiten Daten können bei der Festlegung des ursprünglichen Beförderungsplans verwendet werden und können für den netzweiten Optimierungskompromiss bei Berücksichtigung der Standorte mehrerer Züge genutzt werden.The control algorithm monitors during operation 40 continuously system efficiency and continuously update the transportation plan based on the actual measured efficiency whenever such an update would improve driving performance. The revision of an existing transportation plan or the complete rescheduling of the calculations can be carried out entirely in the locomotive (s) or in whole or in part to a remote location such as e.g. B. in the dispatcher or in the trackside handling facilities, where wireless technology to transmit the plans to the hybrid drive system 10th is used. The subject of the invention can also generate efficiency trends that can be used to develop locomotive fleet data regarding the efficiency transfer functions. The fleet-wide data can be used when determining the original transport plan and can be used for the network-wide optimization compromise, taking into account the locations of several trains.

Viele Ereignisse im täglichen Betrieb können dazu führen, dass ein aktuell ausgeführter Plan erstellt oder geändert werden muss, wenn die gleichen Fahrtziele beibehalten werden sollen und wenn ein Zug nicht für die geplante Begegnung mit einem anderen Zug oder das geplante Passieren eines anderen Zugs pünktlich ist und Zeit einholen muss. Mithilfe der tatsächlichen Geschwindigkeit, Leistung und Position der Lokomotive wird ein Vergleich zwischen einer geplanten Ankunftszeit und der aktuell geschätzten (vorhergesagten) Ankunftszeit auf der Grundlage des verbleibenden Teils des Beförderungsplans durchgeführt. Aufgrund einer Differenz der Zeiten sowie der Differenz von Parametern (von der Fahrdienstleitung oder vom Fahrzeugführer erkannt oder geändert) wird der Plan angepasst. Diese Anpassung kann automatisch oder manuell vorgenommen werden, je nachdem, wie eine Bahngesellschaft solche Abweichungen vom Plan gehandhabt haben will. Wann immer ein Plan aktualisiert wird, wie z.B. u.a. die Ankunftszeit, können zusätzliche Änderungen gleichzeitig miteinbezogen werden, z.B. neue künftige Änderungen von Geschwindigkeitsbegrenzungen, die die Durchführbarkeit des Einholens des ursprünglichen Plans beeinträchtigen könnten. In solchen Fällen können, wenn der ursprüngliche Beförderungsplan nicht eingehalten werden kann oder wenn mit anderen Worten der Zug nicht in der Lage ist, die Ziele des ursprünglichen Beförderungsplans zu erreichen, wie hier erläutert dem Fahrzeugführer und/oder der entfernten Einrichtung bzw. der Fahrdienstleitung andere Beförderungspläne vorgelegt werden.Many events in daily operation can lead to the fact that a currently executed plan has to be created or changed if the same destinations are to be kept and if a train is not for the planned encounter with one another train or the planned passage of another train is on time and needs to catch up time. The actual speed, power and position of the locomotive is used to make a comparison between a planned arrival time and the currently estimated (predicted) arrival time based on the remaining part of the transportation schedule. The schedule is adjusted based on a difference in times and a difference in parameters (recognized or changed by the driver or the driver). This adjustment can be made automatically or manually, depending on how a rail company wants to have handled such deviations from the plan. Whenever a plan is updated, such as the arrival time, additional changes may be included at the same time, such as new future changes in speed limits that could affect the feasibility of retrieving the original plan. In such cases, if the original transportation schedule cannot be followed or, in other words, the train is unable to reach the destinations of the original transportation schedule, as explained herein, the vehicle operator and / or the remote facility or service provider may be others Promotion plans are presented.

Die Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder eine komplette Neuplanung kann auch dann erfolgen, wenn eine Änderung der ursprünglichen Ziele gewünscht wird. Eine solche Planrevision oder komplette Neuplanung kann entweder zu festen, im Voraus geplanten Zeiten, manuell nach dem Ermessen des Fahrzeugführers oder des Fahrdienstleiters oder autonom bei Überschreitung vorab festgelegter Grenzwerte, wie z. B. der Betriebsgrenzen des Zuges, erfolgen. Wenn zum Beispiel die aktuelle Planausführung um mehr als einen bestimmten Schwellenwert, wie z.B. dreißig Minuten, in einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung verspätet ist, kann basierend auf dem neuen Satz von Parametern die Fahrt neu geplant werden, um die Verspätung zu berücksichtigen, was wiederum auf der Minimierung des Gesamttreibstoffverbrauchs für den verbleibenden Teil der Fahrt beruht. Andere Auslöser für die Neuplanung können auch auf der Grundlage der Funktionstüchtigkeit des Leistungsverbands ins Auge gefasst werden, einschließlich, aber nicht ausschließlich der Ankunftszeit, des Verlusts von PS aufgrund von Geräteausfall und/oder vorübergehender Gerätefehlfunktion (z. B. Betrieb zu heiß oder zu kalt) und/oder der Erkennung von groben Konfigurationsfehlern, z. B. bei der angenommenen Zuglast. Das heißt, wenn die Änderung eine Beeinträchtigung der Lokomotivenleistung für die aktuelle Fahrt widerspiegelt, können diese in den Modellen und/oder Gleichungen, die in der Optimierung verwendet werden, berücksichtigt werden.The revision of an existing transport plan or a complete rescheduling can also take place if a change of the original goals is desired. Such a plan revision or complete rescheduling can either be at fixed, pre-planned times, manually at the discretion of the driver or the dispatcher or autonomously when predetermined limits are exceeded, such as. B. the operating limits of the train. For example, if the current plan execution exceeds more than a certain threshold, such as thirty minutes, in one embodiment of the present object of the invention, is delayed, based on the new set of parameters, the trip can be rescheduled to account for the delay, which in turn is based on minimizing the total fuel consumption for the remaining part of the trip. Other triggers for rescheduling may also be considered based on the performance of the service association, including, but not limited to, arrival time, loss of horsepower due to device failure, and / or temporary device malfunction (e.g., operation too hot or too cold ) and / or the detection of gross configuration errors, e.g. B. at the assumed tensile load. This means that if the change reflects an impairment in locomotive performance for the current journey, this can be taken into account in the models and / or equations used in the optimization.

Änderungen der Planziele können sich auch aus einer Notwendigkeit ergeben, Ereignisse zu koordinieren, bei denen der Plan für einen Zug die Fähigkeit eines anderen Zuges, die Ziele zu erreichen, beeinträchtigt, und eine Entscheidung auf einer anderen Ebene, z. B. der Fahrdienstleitung, erforderlich ist. Beispielsweise kann die Koordination von Begegnung und Passieren durch Kommunikation zwischen den Zügen weiter optimiert werden. Wenn ein Zug z. B. weiß, dass er bezüglich des Erreichens eines Orts für eine Begegnung und/oder ein Passieren hinter dem Zeitplan liegt, können Kommunikationen von dem anderen Zug den verspäteten Zug (und/oder die Fahrdienstleitung) benachrichtigen. Der Fahrzeugführer kann dann Informationen über Verspätungen in den Computer 32 eingeben, wobei der Steueralgorithmus 40 den Beförderungsplan des Zuges neu berechnet und so den Treibstoffverbrauch unter Ausnutzung geplanter regenerativer Bremsung optimiert und minimiert. Der Steueralgorithmus 40 kann ebenfalls auf hoher Ebene, d.h. auf Netzwerkebene, verwendet werden, damit ein Fahrdienstleiter bestimmen kann, welcher Zug langsamer oder schneller werden soll, wenn eine zeitliche Einschränkung für planmäßige Begegnung und/oder Passieren nicht eingehalten werden kann. Wie hier erläutert wird dies dadurch erreicht, dass die Züge Daten an die Fahrdienstleitung übermitteln, um zu priorisieren, wie jeder Zug sein Planungsziel ändern sollte. Eine Wahl könnte je nach Situation entweder von Zeitplan- oder Treibstoffeinsparungsvorteilen abhängen.Changes in plan goals may also result from a need to coordinate events where the plan for one train affects another train's ability to reach the goals, and a decision at another level, e.g. B. the dispatcher, is required. For example, the coordination of encounter and passing can be further optimized through communication between the trains. If a train z. B. knows that it is behind schedule to reach a meeting and / or passing location, communications from the other train may notify the delayed train (and / or the dispatcher). The driver can then information about delays in the computer 32 enter, the control algorithm 40 recalculated the train's schedule, thus optimizing and minimizing fuel consumption using planned regenerative braking. The control algorithm 40 can also be used at a high level, ie at the network level, so that a dispatcher can determine which train should slow down or be faster if a time limit for scheduled meeting and / or passing cannot be met. As explained here, this is accomplished by the trains sending data to the dispatcher to prioritize how each train should change its planning destination. Depending on the situation, a choice could depend on either schedule or fuel saving benefits.

Für jeden der manuell oder automatisch ausgelösten Neupläne kann der Steueralgorithmus 40 dem Fahrzeugführer mehr als einen Beförderungsplan vorlegen. In einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung wird der Steueralgorithmus 40 dem Fahrzeugführer typischerweise verschiedene Zeitpläne für die Wahl der Leistungsquelle vorlegen, so dass der Fahrzeugführer die Ankunftszeit auswählen und die entsprechenden Auswirkungen auf den Treibstoff und/oder die Emissionen nachvollziehen kann. Solche Informationen können der Fahrdienstleitung auch für eine ähnliche Berücksichtigung zur Verfügung gestellt werden, entweder als einfache Liste von Alternativen oder als mehrere Kompromisskurven.The control algorithm can be used for each of the manually or automatically triggered new plans 40 provide the driver with more than one transportation plan. In an exemplary embodiment of the present subject matter of the invention, the control algorithm 40 typically provide the driver with various schedules for the choice of power source so that the driver can select the arrival time and understand the corresponding effects on the fuel and / or the emissions. Such information can also be made available to the dispatcher for a similar consideration, either as a simple list of alternatives or as several compromise curves.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung bleibt die Fähigkeit des Lernens und der Anpassung an wichtige Änderungen im Zug- und Leistungsverband bestehen, die entweder in den aktuellen Plan und/oder für künftige Pläne integriert werden können. Einer der vorstehend genannten Auslöser ist zum Beispiel der Verlust von PS. Beim Aufbau von PS über Zeit, entweder nach einem PS-Verlust oder zu Beginn einer Fahrt, wird eine Übergangslogik genutzt, um festzustellen, wann die gewünschte PS-Zahl erreicht ist.In one embodiment of the present subject matter of the invention, the ability to learn and adapt to important changes in the train and performance association remains, which can either be integrated into the current plan and / or for future plans. One of the triggers mentioned above is the loss of PS. When building up PS over time, either after a loss of PS or at the start of a journey, a transition logic is used to determine when the desired PS number has been reached.

Unabhängig von der Kombination der festgelegten Zielfunktionen und der Kombination von Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems, die zur Optimierung eines Beförderungsplans genutzt werden, kann die Gesamttreibstoffeffizienz verbessert werden, indem regeneratives Bremsen auf Teilen der Route gefördert wird. So kann bei der Planung eines Zeitplans für die Wahl von Leistungsquellen für die Fahrt, bei der Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder bei einer kompletten Neuplanung ein optimierter Zeitplan für die Wahl von Leistungsquellen für die Fahrt wie in 3 umrissen erreicht werden. Regardless of the combination of the defined objective functions and the combination of performance parameters of the hybrid drive system that are used to optimize a transportation plan, overall fuel efficiency can be improved by promoting regenerative braking on parts of the route. When planning a schedule for the selection of power sources for the journey, when revising an existing transport plan or with a complete rescheduling, an optimized schedule for the selection of power sources for the journey can be as in 3rd outlined can be achieved.

Unter Bezugnahme nun auf 4 wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebssystems als Verfahren 70 dargestellt, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung. Verfahren 70 beginnt mit dem Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen 72 einer vorgegebenen Route 52 für das Hybridantriebssystem 10, wie in 1 und 2 dargestellt ist. Das Verfahren 70 umfasst weiterhin das Erhalten von Umgebungswetterinformationen 74 entlang der vorgegebenen Route 52 des Hybridantriebssystems 10. Die Umgebungswetterinformationen umfassen aktuelle und/oder vorhergesagte Informationen zu Temperatur- und Druckwerten entlang der vorgegebenen Route 52.Referring now to 4th is a method of controlling a hybrid drive system as a method 70 shown, according to a preferred embodiment of the object of the invention. Procedure 70 begins with getting elevation and terrain information 72 a given route 52 for the hybrid drive system 10th , as in 1 and 2nd is shown. The procedure 70 also includes obtaining environmental weather information 74 along the given route 52 of the hybrid drive system 10th . The ambient weather information includes current and / or predicted information about temperature and pressure values along the specified route 52 .

Das Verfahren 70 umfasst weiterhin die Erstellung eines Beförderungsplans 76, der eine Reihe von Betriebsparametern des Hybridantriebssystems 10 optimiert, während sich das Hybridantriebssystem 10 entlang der vorgegebenen Route 52 fortbewegt. Der Beförderungsplan wird typischerweise auf der Grundlage einer Zielfunktion erstellt, die Parameter wie die Lebensdauer der Batterien, die Lebensdauer des Motors, den Ladezustand (SOC) der Batteriebank, eine Fahrtzeit, eine maximale Leistungseinstellung, eine Geschwindigkeitsbegrenzung und eine Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.The procedure 70 also includes the creation of a promotion plan 76 , which is a set of operating parameters of the hybrid drive system 10th optimized while the hybrid drive system 10th along the given route 52 moved. The transportation plan is typically created based on an objective function that includes parameters such as battery life, engine life, battery state of charge (SOC), travel time, maximum power setting, speed limit, and exhaust emissions from the hybrid drive system.

In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung umfasst das Verfahren 70 das Erhalten von objektiven Fahrtkriterien, die die Optimierung einschränken. Zu den objektiven Fahrkriterien können unter anderem eine Fahrtzeit, eine maximale Leistungseinstellung, eine Geschwindigkeitsbegrenzung und eine Abgasemission des Hybridantriebssystems gehören. Der Beförderungsplan kann auch erstellt und optimiert werden, indem regeneratives Bremsen zur Optimierung von in den Batterien gespeicherter Energie begünstigt oder gefördert wird. Eine solche Optimierung kann gemäß dem Gegenstand der Erfindung unabhängig von den Impuls- oder Bremsanforderungen des Hybridantriebssystems 10 während Fahrtzeiträumen erfolgen. Der optimierte Beförderungsplan kann auch das Inanspruchnehmen der Batterien während Teilen der Fahrt umfassen, so dass vor einem Zeitraum regenerativen Bremsens ausreichend Speicherkapazität in den Batterien zur Verfügung steht. So kann eine ganze Fahrt hinsichtlich des Treibstoffverbrauchs optimiert und die Gesamttreibstoffeffizienz verbessert werden, indem ein Beförderungsplan erstellt wird, der regeneratives Bremsen während Teilen der Fahrt fördert, bei denen sonst nicht regenerativ gebremst würde, und zwar unter Erfüllung der vorrangigen objektiven Fahrtkriterien.In one embodiment of the subject of the invention, the method comprises 70 Obtaining objective driving criteria that limit optimization. The objective driving criteria can include a driving time, a maximum power setting, a speed limit and exhaust gas emissions from the hybrid drive system. The transportation plan can also be created and optimized by promoting or promoting regenerative braking to optimize energy stored in the batteries. Such optimization can, according to the subject matter of the invention, be independent of the pulse or braking requirements of the hybrid drive system 10th take place during driving periods. The optimized transport plan can also include the use of the batteries during parts of the journey, so that sufficient storage capacity is available in the batteries before a period of regenerative braking. An entire trip can be optimized in terms of fuel consumption and overall fuel efficiency improved by creating a transport plan that promotes regenerative braking during parts of the trip that would otherwise not be regeneratively braked, while fulfilling the primary objective driving criteria.

Das Verfahren 70 umfasst weiterhin das bevorzugte Wählen der Verwendung des Motors und/oder der Batterien wie in Schritt 78 auf der Grundlage des optimierten Beförderungsplans 62. Bei der Optimierung des Beförderungsplans werden eine Reihe von Leistungsverhaltensparametern berücksichtigt. Beispielhafte und nicht einschränkende Leistungsverhaltensparameter umfassen den Verbrauch von Energie aus dem ersten und dem zweiten Treibstoff als Funktion von Ausgangsleistung, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Traktionsgetriebes des Antriebssystems und die Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems. Weiterhin kann das Verfahren 70 das Erhalten von fahrzeugbezogenen Informationen umfassen, die die Anzahl der Lokomotiven, die Gesamtlast und ähnliches umfassen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Zu den Leistungsverhaltensparametern können unter anderem beispielsweise Lokomotiven-Leistungsdaten, regeneratives Bremsverhalten, Leistung des Lokomotiven-Traktionsgetriebes, Verbrauch von Energie aus dem Motortreibstoff als Funktion von Ausgangsleistung und Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems gehören. Die erhaltenen Routendaten können eine einzelne Strecke von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt oder mehrere Strecken zwischen den Punkten umfassen. Die erhaltenen Routendaten können Höhen- und Geländedaten oder Steigungsinformationen umfassen, die extrahiert und zur Optimierung des Beförderungsplans gemäß dem Gegenstand der Erfindung verwendet werden.The procedure 70 further includes preferably choosing the use of the motor and / or batteries as in step 78 based on the optimized transportation plan 62 . A number of performance parameters are taken into account when optimizing the transportation plan. Exemplary and non-limiting performance parameters include the consumption of energy from the first and second fuels as a function of output power, locomotive performance data, performance of the traction gear of the drive system and the cooling properties of the hybrid drive system. Furthermore, the procedure 70 obtaining vehicle related information, which may include, but is not limited to, the number of locomotives, the total load, and the like. The performance behavior parameters can include, for example, locomotive performance data, regenerative braking behavior, performance of the locomotive traction transmission, consumption of energy from the motor fuel as a function of output power and cooling properties of the hybrid drive system. The route data obtained may include a single route from a first point to a second point or multiple routes between the points. The route data obtained may include elevation and terrain data or incline information extracted and used to optimize the transportation plan in accordance with the subject matter of the invention.

Das Steuern des Hybridantriebssystems 10 wie in Verfahren 70 umfasst die Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder die komplette Neuplanung des Beförderungsplans auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen, die während der Fortbewegung des Antriebssystems 10 von einem Punkt zu einem anderen entlang seiner vorgegebenen Route 52 auftreten. In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ist das Hybridantriebssystem eine Lokomotive und das Steuerverfahren 70 kann entsprechend angepasst werden.Controlling the hybrid drive system 10th as in procedures 70 includes the revision of an existing transportation plan or the complete rescheduling of the transportation plan based on environmental conditions while the propulsion system is moving 10th from one point to another along its given route 52 occur. In one embodiment of the present subject matter of the invention, the hybrid drive system is a locomotive and the control method 70 can be adjusted accordingly.

Im Betrieb kann eine entfernte Einrichtung, wie z.B. eine Fahrdienstleitung, Informationen gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung und damit die Höhen- und Geländeinformationen wie in Schritt 72 und die Umgebungswetterinformationen wie in Schritt 74 von einem Computer, der vom Hybridantriebssystem entfernt ist, erhalten. Wie dargestellt werden solche Informationen einem Steuergerät 30 geliefert.In operation, a remote device, such as a dispatcher, can provide information in accordance with an embodiment of the present Subject of the invention and thus the height and terrain information as in step 72 and the ambient weather information as in step 74 received from a computer remote from the hybrid drive system. As shown, such information is sent to a control unit 30th delivered.

Zusätzlich kann das Steuergerät 30 mit einer Datenbank mit Lokomotiven-Modellierungsinformationen, Informationen aus einer Gleisdatenbank, wie z. B. Informationen zur Gleisneigung und Geschwindigkeitsbegrenzungen, geschätzten Zugparametern, wie z. B. u.a. Zuggewicht und Luftwiderstandsbeiwerte, Treibstofftabellen aus einem Treibstoffratenschätzer und Batteriemodellen, die Batteriewirkungsgrad und Rückgewinnung von Energie z. B. während regenerativen Bremsens beschreiben, versorgt werden.In addition, the control unit 30th with a database with locomotive modeling information, information from a track database, such as B. Information about track inclination and speed limits, estimated train parameters, such as B. train weight and drag coefficients, fuel tables from a fuel rate estimator and battery models, the battery efficiency and energy recovery z. B. describe during regenerative braking, are supplied.

In der Praxis liefert das Steuergerät 30 typischerweise Informationen an einen Planer, und ein Beförderungsplan wird entsprechend berechnet. Nach der Berechnung eines Beförderungsplans wird der Plan einem Fahrberater, Fahrer oder Steuergerät 30 zur Verfügung gestellt. Das Steuergerät 30 ist mit einem Batterie-Management-Modul gekoppelt, das das Laden und Entladen der Batteriebank 22 gemäß dem vom Steuergerät 30 ausgeführten Beförderungsplan steuert. Der Beförderungsplan wird ebenfalls dem Steuergerät 30 zugeführt, damit dieses bei Vorlegen weiterer neuer Daten die Fahrt vergleichen kann.In practice, the control unit delivers 30th typically information to a planner, and a transportation plan is calculated accordingly. After calculating a transportation plan, the plan becomes a driving consultant, driver or control unit 30th made available. The control unit 30th is coupled to a battery management module that charges and discharges the battery bank 22 according to that of the control unit 30th controls the executed transportation plan. The promotion plan is also the control unit 30th fed so that this can compare the trip when submitting further new data.

In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann das Steuergerät 30 automatisch eine Betriebspunktleistung einstellen, entweder eine vorgegebene Betriebspunkteinstellung oder eine optimale kontinuierliche Betriebspunkteinstellung. Zusätzlich zur Bereitstellung eines Geschwindigkeitsbefehls an das Hybridantriebssystem 10 ist eine Anzeige vorgesehen, so dass der Fahrzeugführer die Empfehlung des Planers einsehen kann. Der Fahrzeugführer hat auch Zugang zu einem Bedienfeld. Über das Bedienfeld kann der Fahrzeugführer entscheiden, ob er die empfohlene Betriebspunktleistung verwenden möchte. Zu diesem Zweck kann der Fahrzeugführer eine angestrebte oder empfohlene Leistung begrenzen. D.h. der Fahrzeugführer hat zu jedem Zeitpunkt die endgültige Entscheidungskraft darüber, mit welcher Leistungseinstellung der Lokomotivenverband betrieben wird. Dazu gehört auch die Entscheidung, ob das Hybridantriebssystem 10 bei wechselnden Wetterbedingungen, wie z.B. Betrieb in kalten oder heißen Gebieten, vom Motor oder von den Batterien mit der erforderlichen Leistung versorgt wird. Wenn Informationen von streckenseitigen Anlagen nicht elektronisch an einen Zug übertragen werden können und der Fahrzeugführer stattdessen visuelle Signale von den streckenseitigen Anlagen wahrnimmt, gibt der Fahrzeugführer Befehle ein, die auf den in der Gleisdatenbank enthaltenen Informationen und visuellen Signalen von den streckenseitigen Anlagen basieren.In one embodiment of the object of the invention, the control device 30th automatically set an operating point power, either a predetermined operating point setting or an optimal continuous operating point setting. In addition to providing a speed command to the hybrid drive system 10th a display is provided so that the driver can see the recommendation of the planner. The driver also has access to a control panel. The driver can use the control panel to decide whether he wants to use the recommended operating point power. For this purpose, the driver can limit a desired or recommended performance. This means that the driver has the final decision-making power at all times regarding the power setting with which the locomotive association is operated. This also includes the decision whether the hybrid drive system 10th in changing weather conditions, such as operation in cold or hot areas, the motor or batteries supply the required power. If information from trackside systems cannot be electronically transmitted to a train and the driver perceives visual signals from the trackside systems instead, the driver issues commands based on the information and visual signals from the trackside systems contained in the track database.

Basierend auf der Funktionsweise des Hybridantriebssystems 10 werden Informationen bezüglich Treibstoffmessung an den Treibstoffratenschätzer geliefert. Da eine direkte Messung der Treibstoffflüsse in einem Lokomotivenverband typischerweise nicht verfügbar ist, werden Informationen über den Treibstoffverbrauch während einer Fahrt und Projektionen in die Zukunft, die optimalen Plänen folgen, mit Hilfe kalibrierter physikalischer Modelle, wie sie bei der Entwicklung der optimalen Pläne verwendet werden, durchgeführt. Solche Vorhersagen können zum Beispiel die Verwendung gemessener Brutto-PS-Leistung und bekannter Treibstoffmerkmale zur Ableitung des kumulierten Kraftstoffverbrauchs umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.Based on how the hybrid drive system works 10th information regarding fuel measurement is provided to the fuel rate estimator. Since direct measurement of fuel flows in a locomotive group is typically not available, information about fuel consumption during a trip and projections into the future that follow optimal plans are obtained using calibrated physical models as used in developing the optimal plans. carried out. Such predictions may include, but are not limited to, using measured gross horsepower and known fuel characteristics to derive cumulative fuel consumption.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung kann das Hybridantriebssystem 10 ein beispielhaftes Ortungselement, wie z.B. einen GPS-Sensor, aufweisen, und es können Standortinformationen an einen Zugparameterschätzer geliefert werden. Solche Informationen können unter anderem GPS-Sensordaten, Zugkraft-/Bremskraftdaten, Bremsstatusdaten, Geschwindigkeit und Änderungen der Geschwindigkeitsdaten umfassen. Mit Informationen über Steigungs- und Geschwindigkeitsgrenzen werden Zuggewicht und Luftwiderstandsbeiwertinformationen an das Steuergerät 30 geliefert.In one embodiment of the present subject matter of the invention, the hybrid drive system 10th have an exemplary location element, such as a GPS sensor, and location information can be supplied to a train parameter estimator. Such information may include GPS sensor data, traction / braking force data, braking status data, speed, and changes in speed data, among others. With information about incline and speed limits, train weight and drag coefficient information are sent to the control unit 30th delivered.

Der Gegenstand der Erfindung kann auch die Verwendung von stufenloser Leistung während der gesamten Optimierungsplanung und der Umsetzung der Regelung ermöglichen. Bei einer herkömmlichen Lokomotive ist die Leistung typischerweise auf acht diskrete Stufen quantisiert. Moderne Lokomotiven können eine stufenlose Änderung der Leistung realisieren, die in die zuvor beschriebenen Optimierungsverfahren integriert werden kann. Mit stufenloser Leistung kann das Hybridantriebssystem 10 Betriebsbedingungen weiter optimieren, z.B. durch Minimierung von Nebenverbrauchern und Leistungsübertragungsverlusten, und Feinabstimmung von Motor-PS-Bereichen mit optimalem Wirkungsgrad oder zu Punkten mit erhöhten Emissionsspielräumen. Beispiele sind unter anderem die Minimierung der Verluste im Kühlsystem, die Anpassung von Generatorspannungen, die Anpassung von Motordrehzahlen und die Reduzierung der Anzahl der angetriebenen Achsen. Darüber hinaus kann das Hybridantriebssystem 10 die Gleisdatenbank und die vorhergesagten Leistungsanforderungen nutzen, um die Nebenverbraucher und Leistungsübertragungsverluste zu minimieren, um eine optimale Effizienz für den angestrebten Treibstoffverbrauch/die angestrebten Emissionen zu erreichen. Beispiele hierfür sind unter anderem die Reduzierung einer Anzahl von angetriebenen Achsen auf ebenem Gelände und die Vorkühlung des Lokomotivmotors vor der Einfahrt in einen Tunnel.The object of the invention can also enable the use of stepless performance during the entire optimization planning and the implementation of the regulation. In a conventional locomotive, the power is typically quantized to eight discrete levels. Modern locomotives can implement a continuous change in performance, which can be integrated into the optimization processes described above. The hybrid drive system can with stepless performance 10th Further optimize operating conditions, for example by minimizing auxiliary consumers and power transmission losses, and fine-tuning engine power areas with optimal efficiency or to points with increased emission margins. Examples include minimizing losses in the cooling system, adjusting generator voltages, adjusting engine speeds, and reducing the number of driven axles. In addition, the hybrid drive system 10th use the track database and the predicted performance requirements to minimize secondary consumers and power transmission losses in order to achieve optimal efficiency for the desired fuel consumption / emissions. Examples of this include reducing a number of driven axles on level ground and the pre-cooling of the locomotive engine before entering a tunnel.

Der Gegenstand der Erfindung kann auch die Gleisdatenbank und die vorhergesagte Leistung nutzen, um die Lokomotivenleistung anzupassen, z. B. um sicherzustellen, dass der Zug bei der Annäherung an einen Hügel und/oder einen Tunnel eine ausreichende Geschwindigkeit aufweist. Dies könnte zum Beispiel als Geschwindigkeitsbeschränkung an einem bestimmten Ort ausgedrückt werden, die Teil des optimalen Plans wird. Darüber hinaus kann der Steueralgorithmus 40 Regeln für die Zughandhabung enthalten, wie z. B., aber nicht nur, Zugkraftrampenraten und maximale Bremskraftrampenraten. Diese können direkt in die Formulierung für den optimalen Zeitplan für die Wahl der Leistungsquelle für die Fahrt oder alternativ in den Regler, der zur Steuerung der Leistungsanwendung genutzt wird, integriert werden, um die Sollgeschwindigkeit zu erreichen.The subject of the invention can also use the track database and the predicted performance to adjust the locomotive performance, e.g. B. to ensure that the train has sufficient speed when approaching a hill and / or tunnel. For example, this could be expressed as a speed limit at a particular location that becomes part of the optimal plan. In addition, the control algorithm 40 Train handling rules included, such as: B., but not only, tractive force ramp rates and maximum braking force ramp rates. These can be integrated directly into the formulation for the optimal schedule for the selection of the power source for the journey or alternatively into the controller that is used to control the power application in order to achieve the desired speed.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Steueralgorithmus 40 nur auf einer Führungslokomotive des Zugverbandes installiert. Eine Interaktion mit mehreren Zügen ist jedoch nicht ausgeschlossen, und zwei oder mehrere unabhängig voneinander optimierte Züge können gemäß dem Gegenstand der Erfindung gesteuert werden.In a preferred embodiment, the control algorithm 40 only installed on a leading locomotive of the train association. Interaction with several trains is not excluded, however, and two or more independently optimized trains can be controlled in accordance with the subject matter of the invention.

Züge mit dezentralen Leistungssystemen können in mehreren verschiedenen Modi betrieben werden. Ein Modus besteht darin, dass alle Lokomotiven im Zug mit dem gleichen Betriebspunktbefehl arbeiten. Wenn also die führende Lokomotive Fahren mit N8 anordnet, werden alle Einheiten im Zug angewiesen, Leistung für Fahren mit N8 zu erzeugen. Eine weitere Betriebsart ist die „unabhängige“ Steuerung. Bei dieser Betriebsart können über den Zug verteilte Lokomotiven oder Lokomotivgruppen mit unterschiedlichen Antriebs- oder Bremsleistungen betrieben werden. Wenn ein Zug beispielsweise einen Berggipfel erklimmt, können die führenden Lokomotiven (am Bergabhang) veranlasst werden zu bremsen, während die Lokomotiven in der Mitte oder am Ende des Zuges (an der Steigung des Bergs) antreiben können. Dies geschieht, um die Zugkräfte an den mechanischen Kupplungen, die die Waggons und Lokomotiven verbinden, zu minimieren. Herkömmlicherweise war es für den Betrieb des dezentralen Leistungssystems im „unabhängigen“ Modus erforderlich, dass der Fahrzeugführer jede ferne Lokomotive oder jede Gruppe von Lokomotiven manuell über ein Display in der führenden Lokomotive steuern musste. Unter Verwendung des physik-basierten Planungsmodells, der Informationen zur Zugkonfiguration, der bordeigenen Gleisdatenbank, den bordeigenen Betriebsvorschriften, des Standortbestimmungssystems, der Echtzeit-Leistungs-/Bremsregelung und der Sensorrückmeldung muss das System das dezentrale Leistungssystem automatisch im „unabhängigen“ Modus betreiben.Trains with decentralized power systems can be operated in several different modes. One mode is that all locomotives on the train work with the same operating point command. So if the leading locomotive orders driving with N8, all units on the train are instructed to generate power for driving with N8. Another operating mode is the "independent" control. In this operating mode, locomotives or locomotive groups distributed across the train can be operated with different drive or braking powers. For example, when a train climbs a mountain peak, the leading locomotives (on the mountain slope) can be caused to brake, while the locomotives can drive in the middle or at the end of the train (on the slope of the mountain). This is done to minimize the tensile forces on the mechanical couplings that connect the wagons and locomotives. Traditionally, the operation of the decentralized power system in "independent" mode required the driver to manually control each remote locomotive or group of locomotives using a display in the leading locomotive. Using the physics-based planning model, train configuration information, on-board track database, on-board operating rules, location system, real-time power / brake control, and sensor feedback, the system must automatically operate the decentralized power system in "independent" mode.

Beim Betrieb mit dezentraler Leistung kann der Fahrzeugführer in einer führenden Lokomotive die Betriebsfunktionen der fernen Lokomotiven in den fernen Verbänden über ein Steuerungssystem, wie z.B. ein dezentrales Leistungssteuerelement, steuern. So kann der Fahrzeugführer beim Betrieb mit dezentraler Leistung jeden Lokomotivverband anweisen, mit einer anderen Betriebspunktleistungsstufe zu arbeiten (oder ein Verband könnte sich im Fahrbetrieb und ein anderer im Bremsbetrieb befinden), wobei jede einzelne Lokomotive im Lokomotivverband mit der gleichen Betriebspunktleistung arbeitet. In einer beispielhaften Ausführungsform, bei der der Steueralgorithmus 40 im Zug installiert ist, vorzugsweise in Verbindung mit dem dezentralen Leistungssteuerelement, wird der Steueralgorithmus 40 diese Leistungseinstellung an die fernen Lokomotivenverbände zur Implementierung kommunizieren, wenn eine Betriebspunktleistungsstufe für einen fernen Lokomotivenverband laut Empfehlung des optimierten Beförderungsplans gewünscht ist. Dasselbe gilt für das Bremsen.When operating with decentralized power, the driver in a leading locomotive can control the operating functions of the remote locomotives in the remote associations via a control system, such as a decentralized power control element. For example, when operating with decentralized power, the driver can instruct each locomotive group to work with a different operating point power level (or one group could be in driving mode and another in braking mode), with each individual locomotive in the locomotive group working with the same operating point power. In an exemplary embodiment in which the control algorithm 40 installed in the train, preferably in conjunction with the decentralized power control element, the control algorithm 40 Communicate this performance setting to the remote locomotive associations for implementation if an operating point performance level is desired for a remote locomotive association as recommended by the optimized transport plan. The same applies to braking.

Der Steueralgorithmus 40 kann bei Verbänden verwendet werden, bei denen die Lokomotiven nicht aneinander grenzen, z.B. mit einer oder mehreren Lokomotiven vorne, anderen in der Mitte und hinten für den Zug. Solche Konfigurationen werden als dezentrale Leistung bezeichnet, wobei die Standardverbindung zwischen den Lokomotiven durch eine Funkverbindung oder ein Hilfskabel ersetzt wird, um die Lokomotiven extern zu verbinden.The control algorithm 40 can be used in associations where the locomotives do not adjoin each other, e.g. with one or more locomotives in front, others in the middle and back for the train. Such configurations are referred to as decentralized performance, with the standard connection between the locomotives being replaced by a radio connection or an auxiliary cable in order to connect the locomotives externally.

In einer beispielhaften Ausführungsform, bei der der Gegenstand der Erfindung im Zug installiert ist, vorzugsweise in Verbindung mit dem dezentralen Leistungssteuerelement, wird der Steueralgorithmus 40 diese Leistungseinstellung typischerweise an die fernen Lokomotivenverbände zur Implementierung kommunizieren, wenn eine Betriebspunktleistungsstufe für einen fernen Lokomotivenverband laut Empfehlung des Beförderungsplans gewünscht ist. Dasselbe gilt für das Bremsen. Beim Betrieb mit dezentraler Leistung kann das zuvor beschriebene Optimierungsproblem um zusätzliche Freiheitsgrade erweitert werden, indem jede der fernen Einheiten unabhängig von der Haupteinheit gesteuert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche Ziele oder Einschränkungen in Bezug auf die Kräfte im Zug in die Leistungsfunktion einbezogen werden können, vorausgesetzt, das Modell zur Wiedergabe der Kräfte im Zug ist ebenfalls enthalten. So kann der Gegenstand der Erfindung die Verwendung mehrerer Gashebel umfassen, um Kräfte im Zug sowie den Treibstoffverbrauch und Emissionen besser zu steuern. Die Fahrtoptimierung mit integriertem Wetter verbessert in einer solchen Ausführungsform die Gesamttreibstoffeffizienz, indem sie beispielsweise Leistung vom Motor zu einer Lokomotive und gleichzeitig von den Batterien zu einer anderen Lokomotive liefert.In an exemplary embodiment in which the object of the invention is installed on the train, preferably in conjunction with the decentralized power control element, the control algorithm 40 typically communicate this power setting to the remote locomotive associations for implementation when an operating point power level is desired for a remote locomotive association as recommended by the transportation plan. The same applies to braking. When operating with decentralized power, the optimization problem described above can be expanded by additional degrees of freedom, since each of the remote units can be controlled independently of the main unit. This has the advantage that additional goals or restrictions regarding the forces on the train can be included in the performance function, provided that the model for the representation of the forces on the train is also included. Thus, the subject matter of the invention may include the use of multiple throttle levers to better control train forces, fuel consumption and emissions. In such an embodiment, the travel optimization with integrated weather improves the Overall fuel efficiency, for example by delivering power from the engine to one locomotive and simultaneously from the batteries to another locomotive.

Bei einem Zug, der einen Verband-Manager nutzt, kann die führende Lokomotive in einem Zugverband mit einer anderen Betriebspunktleistungseinstellung arbeiten als andere Lokomotiven dieses Verbandes. Die anderen Lokomotiven im Verband arbeiten mit der gleichen Betriebspunktleistungseinstellung. Der Gegenstand der Erfindung kann in Verbindung mit dem Verband-Manager genutzt werden, um Betriebspunktleistungseinstellungen und Befehle für regeneratives Bremsen für die Lokomotiven im Verband zu fordern. So wird beruhend auf dem Gegenstand der Erfindung und als Beispiel, da der Verband-Manager einen Lokomotivenverband in zwei Gruppen teilt, nämlich die führende Lokomotive und die nachlaufende Einheiten, der führenden Lokomotive befohlen, mit einer bestimmten Betriebspunktleistung zu arbeiten, und den nachlaufenden Lokomotiven wird befohlen, mit einer anderen bestimmten Betriebspunktleistung zu arbeiten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das dezentrale Leistungssteuerungselement das System und/oder die Vorrichtung sein, in dem diese Operation untergebracht ist.In the case of a train using an association manager, the leading locomotive in a train association can work with a different operating point power setting than other locomotives of this association. The other locomotives in the group work with the same operating point power setting. The subject of the invention can be used in conjunction with the Association Manager to request operating point power settings and commands for regenerative braking for the locomotives in the association. Thus, based on the subject matter of the invention and as an example, since the association manager divides a locomotive association into two groups, namely the leading locomotive and the trailing units, the leading locomotive is ordered to work with a certain operating point performance, and the trailing locomotives commanded to work with another particular operating point power. In an exemplary embodiment, the decentralized power control element may be the system and / or the device in which this operation is housed.

Ebenso kann bei der Verwendung eines Verband-Optimierers bei einem Lokomotivenverband der Steueralgorithmus 40 in Verbindung mit dem Verband-Optimierer verwendet werden, um die Betriebspunktleistung für jede Lokomotive im Lokomotivenverband zu ermitteln und so die insgesamt benötigte Nettoleistung bereitzustellen. Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein Beförderungsplan eine Einstellung der Betriebspunktleistung auf 4 für den Lokomotivenverband empfiehlt. Basierend auf dem Standort des Zuges wird der Verband-Optimierer diese Informationen nehmen und dann die Einstellung der Betriebspunktleistung für jede Lokomotive im Verband bestimmen. Bei dieser Implementierung wird die Effizienz der Einstellung der Betriebspunktleistungseinstellungen über die Kommunikationskanäle innerhalb des Zuges verbessert. Darüber hinaus kann, wie vorstehend erläutert, die Implementierung dieser Konfiguration mit Hilfe des dezentralen Steuerungssystems erfolgen.The control algorithm can also be used when using a dressing optimizer in a locomotive dressing 40 used in conjunction with the association optimizer to determine the operating point performance for each locomotive in the locomotive association and thus provide the total net power required. For example, suppose that a transportation plan recommends setting the operating point power to 4 for the locomotive association. Based on the location of the train, the association optimizer will take this information and then determine the operating point performance setting for each locomotive in the association. This implementation improves the efficiency of setting the operating point power settings over the communication channels within the train. In addition, as explained above, this configuration can be implemented using the decentralized control system.

Außerdem kann der hier beschriebene Algorithmus zur Optimierung der Fahrt in einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung den Motor für Zeiträume der Fahrt dazu zwingen, in weniger effizienten Modi zu arbeiten (wie z. B. eine Spitzenleistung des Verbrennungsmotors in Verbindung mit der Entnahme aus den Batterien). Dieser Betrieb kann dazu dienen, verlorene Zeit aufzuholen oder ein zusätzliches Beschleunigungsvermögen zu schaffen, das von den Verbrennungsmotoren allein nicht erreicht werden kann. In solchen Ausführungsformen kann es zwar zu kurzen Perioden mit verminderter Effizienz kommen, die Gesamteffizienz wird jedoch verbessert, da der Fahrt-Optimierer die kombinierten Effizienzen während der geplanten Fahrt voll berücksichtigt.In addition, the driving optimization algorithm described herein, in one embodiment of the subject of the invention, may force the motor to operate in less efficient modes (such as peak performance of the engine in connection with removal from the batteries) for periods of the drive ). This operation can serve to make up for lost time or to create an additional acceleration capability that cannot be achieved by internal combustion engines alone. In such embodiments, there may be short periods with reduced efficiency, but the overall efficiency is improved because the trip optimizer takes full account of the combined efficiencies during the planned trip.

Darüber hinaus kann der Steueralgorithmus, wie bereits erläutert, für kontinuierliche Korrekturen und Überarbeitungen eines bestehenden Beförderungsplans oder für die komplette Neuplanung im Hinblick darauf verwendet werden, wann der Zugverband welche Leistungsquelle nutzt, beruhend auf anstehenden interessierenden Dingen, wie z. B., aber nicht nur, Bahnübergänge, Steigungsänderungen, herannahende Gleisanschlüsse, sich nähernde Betriebshöfe und sich nähernde Tankstellen, wo jede Lokomotive im Verband eine andere Bremsoption erfordern kann. Wenn der Zug beispielsweise über einen Hügel kommt (in größerer Höhe und normalerweise bei niedrigerer Temperatur, mit möglichen Ausnahmen), kann die führende Lokomotive mit Leistung aus den Batterien versorgt werden, während die fernen Lokomotiven, die den Gipfel des Hügels noch nicht erreicht haben, in motorbetriebenen Zustand bleiben müssen und mit Leistung aus dem Motor versorgt werden müssen.In addition, the control algorithm, as already explained, can be used for continuous corrections and revisions of an existing transport plan or for the complete rescheduling with regard to when the train association uses which power source, based on pending things of interest, such as. B., but not only, level crossings, slope changes, approaching rail connections, approaching depots and approaching petrol stations, where each locomotive in the group may require a different braking option. For example, if the train comes over a hill (at a higher altitude and usually at a lower temperature, with possible exceptions), the leading locomotive can be powered by batteries, while the distant locomotives that have not yet reached the top of the hill, must remain in an engine-operated condition and must be supplied with power from the engine.

Ein technischer Beitrag zu dem offenbarten Verfahren und der offenbarten Vorrichtung besteht darin, dass er einen Computer, der so konfiguriert ist, dass er ein Hybridantriebssystem betreibt und auf ein Navigationsdatenbanksystem zugreift, sowie ein Verfahren zur Nutzung des Systems vorsieht.A technical contribution to the disclosed method and apparatus is that it provides a computer configured to operate a hybrid drive system and access a navigation database system and a method of using the system.

Nach einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung umfasst ein System zur Steuerung eines Hybridantriebssystems einen Computer, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind. Der Computer ist außerdem so programmiert, dass er Informationen über das aktuelle und vorhergesagte Wetter der Umgebung erhält, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems zu optimieren, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er die erste Energiequelle und/oder die zweite Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt.According to one embodiment of the subject matter of the invention, a system for controlling a hybrid drive system includes a computer that is programmed to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source . The computer is also programmed to receive information about the current and predicted weather of the environment associated with the predetermined route of the hybrid drive system, to determine a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system that correspond to the altitude and terrain along the predetermined route associated with the hybrid drive system that it creates a transportation plan to optimize at least one of several performance parameters of the hybrid drive system when the hybrid drive system is traveling along the predetermined route and that it prefers the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan selects.

Nach einer anderen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebssystems das Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen einer vorgegebenen Route, die von dem Hybridantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zurückzulegen ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erhalten von Informationen über das Wetter der Umgebung entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems, das Bestimmen eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs des Hybridantriebssystems, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, das Erstellen eines Beförderungsplans, der mehrere Leistungsverhaltensparameter des Hybridantriebssystems optimiert, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und das bevorzugte Wählen der ersten Energiequelle und/oder der zweiten Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans.According to another embodiment of the object of the invention, a method for controlling a hybrid drive system comprises the Obtaining height and terrain information of a predetermined route, which is to be covered by the hybrid drive system, which comprises a first energy source and a second energy source. The method further includes obtaining information about the weather of the environment along the predetermined route of the hybrid drive system, determining a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system that are associated with the altitude and the terrain along the predetermined route of the hybrid drive system, creating a transportation plan, that optimizes the multiple performance parameters of the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route, and the preferred choice of the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan.

Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Antriebssystem eine Hybrid-Leistungsquelle, um Leistung zum Antrieb des Antriebssystems über eine Leistungsübertragungsleitung bereitzustellen, wobei die Hybrid-Leistungsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit der Leistungsübertragungsleitung, einer Batteriebank, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, einer Wahlvorrichtung und einem Computer gekoppelt ist. Die Wahlvorrichtung ist so angeordnet, dass der Elektromotor selektiv an die Leistungsübertragungsleitung gekoppelt ist.According to yet another embodiment of the subject of the invention, a drive system comprises a hybrid power source to provide power for driving the drive system via a power transmission line, the hybrid power source comprising an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine having the power transmission line, a battery bank, which is coupled to the electric motor, a voting device and a computer. The selector is arranged so that the electric motor is selectively coupled to the power transmission line.

Das Antriebssystem umfasst auch einen Computer, der so konfiguriert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, das eine erste und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind, und dass er Informationen über das Wetter der Umgebung erhält, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind. Der Computer ist ferner so programmiert, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, und dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems zu optimieren, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er die erste Energiequelle und/oder die zweite Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt.The drive system also includes a computer configured to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system, which includes first and second energy sources, and to receive information about the weather in the area that are assigned to the predefined route of the hybrid drive system. The computer is also programmed to determine a hybrid drive system power and torque requirements associated with the altitude and terrain along the predetermined hybrid drive system route and to create a transportation plan to optimize at least one of the hybrid drive system performance parameters when the hybrid drive system travels along the predetermined route and that it preferably selects the first energy source and / or the second energy source based on the transportation plan.

Der Gegenstand der Erfindung umfasst Ausführungsformen, die Routennavigationssysteme betreffen. Der Gegenstand der Erfindung umfasst Ausführungsformen, die Verfahren zur Erzeugung von optimierten Fahrten für ein Hybridantriebssystem betreffen.The subject matter of the invention includes embodiments that relate to route navigation systems. The subject matter of the invention includes embodiments which relate to methods for generating optimized trips for a hybrid drive system.

Ferner wird der Gegenstand der Erfindung in Bezug auf einen Hybridmotor einer Lokomotive als nicht einschränkendes Beispiel beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die hierin dargestellten Ausführungsformen und Verfahren auf Hybridantriebssysteme im Allgemeinen breit anwendbar sind. Diese beispielhaften Hybridantriebssysteme umfassen rein batteriebetriebene Lokomotiven innerhalb eines aus Standard-Lokomotiven bestehenden Verbands, d.h. einer batterieelektrischen Lokomotive (BEL), wobei die Batterien nicht in eine einzelne Lokomotive integriert sind. Ferner wird ein „Fahrzeug“ in dieser Beschreibung durchgehend sowohl als einzelne integrierte Einheit als auch für eine Gruppe von mehreren Lokomotiven verwendet, von denen eine oder mehrere über einen Energiespeicher verfügen, der in eine Lokomotive mit Motor und Energiespeichereinheit integriert sein kann oder nicht. Die Definition des Begriffs „Fahrzeug“ kann sich zusätzlich auf schwere Nutzfahrzeuge beziehen, bei denen die Energiespeichereinheiten in einem Anhänger untergebracht sein können, der zwischen den normalen Lastanhängern mit der Zugmaschine verbunden ist, wodurch er im Wesentlichen zu einem „Lastzug“ wird. Die Definition von „Hybridfahrzeugen“ umfasst mit anderen Worten Energiespeichereinheiten, die nicht unbedingt in die einzelne Antriebseinheit eines Schwerlasters integriert sind, sondern als separate, abnehmbare Einheiten vorliegen können. Darüber hinaus kann sich die Definition von „Fahrzeug“ zusätzlich auf alle anderen Fahrzeuge einschließlich Lastkraftwagen/ OHV/ Autos und autonome Fahrzeuge beziehen. „Höhe und Gelände“ betreffen und umfassen die mit den Gleisen verbundenen Angaben wie Steigungen, Gleisradius in Kurven usw., auf denen sich eine Lokomotive typischerweise fortbewegt.Furthermore, the subject matter of the invention is described with reference to a hybrid engine of a locomotive as a non-limiting example. However, those skilled in the art will recognize that the embodiments and methods presented herein are generally broadly applicable to hybrid drive systems. These exemplary hybrid propulsion systems include purely battery powered locomotives within a set of standard locomotives, i.e. a battery-electric locomotive (BEL), where the batteries are not integrated in a single locomotive. Furthermore, a “vehicle” is used throughout this description both as a single integrated unit and for a group of several locomotives, one or more of which have an energy store, which may or may not be integrated in a locomotive with a motor and an energy storage unit. The definition of the term “vehicle” can additionally refer to heavy commercial vehicles, in which the energy storage units can be accommodated in a trailer that is connected to the tractor between the normal load trailers, whereby it essentially becomes a “truck trailer”. In other words, the definition of “hybrid vehicles” encompasses energy storage units that are not necessarily integrated into the individual drive unit of a heavy truck, but can be present as separate, removable units. In addition, the definition of "vehicle" can also refer to all other vehicles including trucks / OHV / cars and autonomous vehicles. “Height and terrain” concern and include the information associated with the tracks such as slopes, track radius in curves, etc., on which a locomotive typically travels.

5 zeigt eine repräsentative Anordnung für eine Lokomotive, die in einem Einzelverband integriert ist, und die großen Einrichtungen, die in mehreren Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstands der Erfindung, zu dem typischerweise ein elektrisches Antriebssystem gehört, verwendet werden. In Bezug auf beispielhafte dieselelektrischer Lokomotiven ist ein Elektromotor immer Teil eines Antriebssystems, mit oder ohne Batterien. Ein beispielhaftes elektrisches Antriebssystem umfasst typischerweise einen Motor (z. B. einen Verbrennungsmotor), der mit einer Lichtmaschine verbunden ist, die wiederum mit den elektrischen Traktionsmotoren verbunden ist, die die zum Drehen der Räder des Zuges erforderliche Triebkraft liefern. Darüber hinaus sind mehrere mögliche Anordnungen der nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen, Systeme und Komponenten typischerweise für Lokomotiven oder große Geländefahrzeuganwendungen relevant, die den Einsatz von Elektroantrieb für alle vorgegebenen Fahrtstrecken widerspiegeln. 5 Figure 4 shows a representative arrangement for a locomotive integrated into a single unit and the large facilities used in several embodiments of the present subject matter of the invention, which typically includes an electric propulsion system. With regard to exemplary diesel-electric locomotives, an electric motor is always part of a drive system, with or without batteries. An exemplary electric drive system typically includes an engine (e.g., an internal combustion engine) that is connected to an alternator, which in turn is connected to the electric traction motors that provide the driving force required to rotate the train's wheels. In addition, several possible arrangements of the devices, systems and components described below are typically relevant for locomotives or large off-road vehicle applications, which reflect the use of electric drive for all specified routes.

Bezüglich 5 umfasst ein Hybridantriebssystem 510, das Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung integriert, einen Motor 516, der mit einer Lichtmaschine 517 verbunden ist, die über eine Reihe von entsprechenden Leistungsübertragungsleitungen 512 und eine Reihe von Schaltelementen 520 eine Anzahl von elektrischen (Traktions-)Motoren 18 mit elektrischer Energie auf dem Lokomotivenstromnetz versorgt. Der Elektromotor 518 ist ebenfalls über die Reihe von Schaltelementen 520 mit einer Batterie oder Bank von Batterien 522 gekoppelt. Die Reihe der Schaltelemente 520 ist als ein Satz von Schaltern 524, 526, 528 dargestellt, die selektiv den Elektromotor 518 mit dem Motor 516 oder der Batterie 522 oder sowohl dem Motor 516 als auch den Batterien 522 koppeln. Die Schalter 524, 526, 528, werden selektiv von einem Steuergerät 530 gesteuert, der mit einem Computer 532 gekoppelt ist. In terms of 5 includes a hybrid drive system 510 , which integrates embodiments of the subject of the invention, a motor 516 with an alternator 517 which is connected via a series of corresponding power transmission lines 512 and a series of switching elements 520 a number of electric (traction) motors 18th supplied with electrical energy on the locomotive power network. The electric motor 518 is also about the range of switching elements 520 with a battery or bank of batteries 522 coupled. The series of switching elements 520 is as a set of switches 524 , 526 , 528 shown that selectively the electric motor 518 with the engine 516 or the battery 522 or both the engine 516 as well as the batteries 522 couple. The switches 524 , 526 , 528 , are selectively controlled by a control unit 530 controlled by a computer 532 is coupled.

6 ist eine alternative Ausführungsform, welche eine separate batterieelektrische Lokomotive innerhalb eines Verbands nutzt. In dieser beispielhaften Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung ist der Motor 516 mit dem Elektromotor 518, wie dargestellt, über die Lichtmaschine 517 mittels einer Leistungsübertragungsleitung 512 gekoppelt. Im Betrieb können die Schalter 524, 526, 528 des Hybridantriebssystems 510 den Elektromotor 518 selektiv entweder über die Lichtmaschine 517 oder die Batteriebank 522 oder sowohl den Motor 516 als auch die Batteriebank 522 mit dem Motor 516 koppeln. So wird z.B. durch Schließen der Schalter 524 und 526 und Öffnen des Schalters 528 der Motor 516 mit dem entsprechenden Elektromotor 518 gekoppelt und kann diesen mit Leistung versorgen. Unabhängig wird in dem Batteriefach durch Schließen der Schalter 524 und 528 und Öffnen des Schalters 526 die Batteriebank 522 mit dem entsprechenden Elektromotor 518 gekoppelt und kann von diesem direkt Leistung beziehen. 6 is an alternative embodiment that uses a separate battery-electric locomotive within an association. In this exemplary embodiment of the subject of the invention is the motor 516 with the electric motor 518 , as shown, via the alternator 517 by means of a power transmission line 512 coupled. In operation, the switches 524 , 526 , 528 of the hybrid drive system 510 the electric motor 518 selectively either via the alternator 517 or the battery bank 522 or both the engine 516 as well as the battery bank 522 with the engine 516 couple. For example, by closing the switch 524 and 526 and opening the switch 528 the motor 516 with the corresponding electric motor 518 coupled and can provide this with power. It is independent in the battery compartment by closing the switch 524 and 528 and opening the switch 526 the battery bank 522 with the corresponding electric motor 518 coupled and can draw power directly from it.

In einer anderen alternativen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung, z.B. bei einigen Personenkraftwagen, kann das Motorantriebssystem ein mechanisches Antriebssystem verwenden. In einer solchen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann der Motor 516 über mechanische Getriebe mit dem Elektromotor 518 verbunden werden. In diesen Ausführungsformen handelt es sich bei den Schaltern 524, 526, 528 um mechanische Kupplungen, Getriebezüge und ähnliches, die so konfiguriert sind, dass sie dem Elektromotor 518 mechanische Leistung übermitteln.In another alternative embodiment of the object of the invention, for example in some passenger cars, the motor drive system can use a mechanical drive system. In such an embodiment of the subject of the invention, the motor 516 via mechanical gears with the electric motor 518 get connected. In these embodiments, the switches are 524 , 526 , 528 around mechanical clutches, gear trains and the like, which are configured to match the electric motor 518 transmit mechanical power.

5 und 6 veranschaulichen einen Computer 532, der so konfiguriert ist, dass er Informationen von einem Ortungselement 534, einem Gleise charakterisierendem Element 536 und Sensoren 538 empfängt. Ein Steueralgorithmus 540 arbeitet innerhalb des Computers 532 und ist so konfiguriert, dass er einen Beförderungsplan entsprechend Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung erstellt. Das Hybridantriebssystem 510 ist auf einem Gleis 542 positioniert, und Informationen können über eine drahtlose Kommunikation von einer Fahrdienstleitung oder einer streckenseitigen Position 544 an das Hybridantriebssystem 510 übertragen werden. Mit dem Steueralgorithmus 540 wird auf Basis von Höhen- und Geländeinformationen entlang einer geplanten Route des Hybridantriebssystems 510 ein optimierter Beförderungsplan berechnet. Konkret ermittelt der Steueralgorithmus in einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung den Leistungs- und Drehmomentbedarf, der bestimmten Stellen entlang der vorgegebenen Fahrtstrecke zugeordnet ist, um eine vorgegebene Gesamtfahrtzeit einzuhalten. Der Steueralgorithmus 540 berechnet den optimierten Beförderungsplan auch auf Basis des Gleises 542, einer Reihe von Niedertemperatur-Verbrennungsbedingungen wie Leistungs- und Drehmomentbedarf an mehreren Punkten entlang der Fahrtstrecke, Anzahl der Lokomotiven, Gesamtlast und ähnliches. Der Steueralgorithmus 540 berücksichtigt auch mehrere andere Ziele des Einsatzes, die die Wahl der Leistungsquelle unter verschiedenen Niedertemperatur-Verbrennungsbedingungen, die gesamte Fahrtzeit, die Einstellung der maximalen Leistung, Höchstgeschwindigkeiten, Abgasemissionen, eine Anzahl von Gaswechseln des Hybridantriebssystems oder ähnliches umfassen können. 5 and 6 illustrate a computer 532 configured to receive information from a location element 534 , a track characterizing element 536 and sensors 538 receives. A control algorithm 540 works inside the computer 532 and is configured to create a transportation plan in accordance with embodiments of the subject of the invention. The hybrid drive system 510 is on a track 542 positioned, and information can be received via wireless communication from a traffic control or a trackside position 544 to the hybrid drive system 510 be transmitted. With the control algorithm 540 is based on altitude and terrain information along a planned route of the hybrid drive system 510 an optimized transportation plan is calculated. Specifically, in one embodiment of the object of the invention, the control algorithm determines the power and torque requirement that is assigned to specific locations along the predefined travel route in order to maintain a predefined total travel time. The control algorithm 540 also calculates the optimized transport plan based on the track 542 , a range of low temperature combustion conditions such as power and torque requirements at several points along the route, number of locomotives, total load and the like. The control algorithm 540 also takes into account several other objectives of use, which may include choosing the power source under various low temperature combustion conditions, total travel time, setting maximum power, maximum speeds, exhaust emissions, a number of hybrid propulsion system gas changes, or the like.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird der Beförderungsplan auf der Grundlage von Modellen für das Verhalten des Zugs bei der Bewegung des Hybridantriebssystems 510 entlang des Gleises 542 als Lösung von nichtlinearen, aus der Physik abgeleiteten Differentialgleichungen mit vereinfachenden Annahmen, die im Steueralgorithmus 540 vorgesehen sind, erstellt. Der Steueralgorithmus 540 hat Zugriff auf die Informationen des Ortungselements 534, des Elements zur Gleischarakterisierung 536, einer vorgegebenen Fahrtroute 552 (6), eines Leistungsbedarfsmoduls 554 und eines Drehmomentbedarfsmoduls 556 und/oder von Sensoren 538, um den Beförderungsplan zu erstellen, wodurch Treibstoffverbrauch minimiert und gleichzeitig Emissionen innerhalb akzeptabler Vorgaben gehalten werden, eine gewünschte Fahrtzeit festlegt und/oder eine angemessene Personaleinsatzzeit gewährleistet werden.In an exemplary embodiment, the transportation schedule is based on models of the behavior of the train when the hybrid propulsion system is moving 510 along the track 542 as a solution of nonlinear, differential equations derived from physics with simplifying assumptions in the control algorithm 540 are provided. The control algorithm 540 has access to the location element information 534 , the element for track characterization 536 , a given route 552 ( 6 ), a power requirement module 554 and a torque demand module 556 and / or sensors 538 to create the transportation plan, minimizing fuel consumption while keeping emissions within acceptable limits, setting a desired travel time and / or ensuring adequate staff deployment time.

Das Steuergerät 530 steuert die Schalter 524, 526, 528 nach dem Steueralgorithmus 540, während es dem Beförderungsplan folgt, und verbindet den Motor 516 mit der Leistungsübertragungsleitung 512 und dem Elektromotor 518 bzw. trennt ihn von diesen und/oder verbindet die Batteriebank 522 mit der Leistungsübertragungsleitung 512 und trennt sie von dieser. In einer Ausführungsform trifft das Steuergerät 30 autonom Entscheidungen über den Zugbetrieb, und in einer anderen Ausführungsform kann der Fahrzeugführer damit befasst sein, den Zug so zu lenken, dass er dem Beförderungsplan folgt. In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung nutzt das Steuergerät 530 typischerweise die Batterie so, dass der Motor bei konstanten Ansaugbedingungen bei einer konstanten Drehzahl und/oder Leistung arbeitet. Ein solches Beispiel und ein nicht einschränkender Betrieb des Motors bei konstanter Drehzahl und/oder Leistung ermöglicht ferner eine stabile Niedertemperatur-Verbrennung im Motor.The control unit 530 controls the switches 524 , 526 , 528 according to the control algorithm 540 while following the transportation schedule and connects the engine 516 with the power transmission line 512 and the electric motor 518 or separates it from these and / or connects the battery bank 522 with the power transmission line 512 and separate them from this. In one embodiment, the control unit hits 30th autonomous decisions about train operations, and in another embodiment can the driver must direct the train so that it follows the transportation schedule. In one embodiment of the object of the invention, the control device uses 530 typically the battery so that the engine operates at constant speed and / or power under constant intake conditions. Such an example and a non-restrictive operation of the engine at constant speed and / or power also enables stable low-temperature combustion in the engine.

Nach einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann der Beförderungsplan während der Ausführung in Echtzeit geändert werden. So kann im Fall einer großen Entfernung ein anfänglicher Plan ermittelt werden, aber aufgrund der Komplexität des Planoptimierungs-Steueralgorithmus 540 und sich ändernder Bedingungen kann der Plan entsprechend modifiziert werden. Der Steueralgorithmus 540 kann auch zur Segmentierung des Einsatzes genutzt werden, wobei der Einsatz durch Streckenpunkte unterteilt werden kann. Obwohl nur ein einziger Steueralgorithmus 540 diskutiert wird, kann mehr als ein Steueralgorithmus 540 in Reihe oder parallel verwendet werden.According to one embodiment of the object of the invention, the transportation schedule can be changed in real time during execution. Thus, in the case of a long distance, an initial plan can be determined, but due to the complexity of the plan optimization control algorithm 540 and changing conditions, the plan can be modified accordingly. The control algorithm 540 can also be used to segment the mission, whereby the mission can be divided by waypoints. Although only a single control algorithm 540 is discussed, more than one control algorithm 540 can be used in series or in parallel.

Bei Betrieb kann das Hybridantriebssystem 510 bei Fortbewegung auf seiner vorgegebenen Route abhängig von den Höhen und Gelände, die der Fahrtroute zugeordnet sind, von Zeit zu Zeit Niedertemperatur-Verbrennungsbedingungen erfahren. Niedertemperatur-Verbrennungsbedingungen stellen mehrere Herausforderungen an die präzise Steuerung des Motorbetriebs, da kleine Änderungen der Verbrennungsrandbedingungen zu einem instabilen Betrieb des Motors führen. Mögliche Änderungen der Verbrennungsrandbedingungen umfassen Änderungen der Ansaugbedingungen wie Druck und/oder Temperatur und/oder Zusammensetzung. Weitere Änderungen der Verbrennungsrandbedingungen können Änderungen der Motorbetriebsbedingungen wie z.B. Treibstoffmenge und Motordrehzahl umfassen. In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung umfasst eine beispielhafte Steuerungsstrategie für einen Hybridmotor mit Batterien unter Niedertemperaturverbrennung die Nutzung von Vorsteuerungskenntnis über die Fahrt und Kenntnis der entsprechenden Anforderungen an Leistung und Drehmoment, die vom Motor und von der Batterie während der Fahrt geliefert werden. Die Fahrt kann so geplant und gesteuert werden, dass ein stabiler Motorbetrieb während der Zeiträume der Niedertemperaturverbrennung möglich ist.In operation, the hybrid drive system 510 experience low-temperature combustion conditions from time to time when moving on its predetermined route depending on the heights and terrain assigned to the route. Low temperature combustion conditions pose several challenges to precisely controlling engine operation because small changes in the combustion boundary conditions lead to unstable engine operation. Possible changes in the combustion boundary conditions include changes in the intake conditions such as pressure and / or temperature and / or composition. Other changes in the combustion boundary conditions may include changes in engine operating conditions such as fuel quantity and engine speed. In one embodiment of the present subject matter of the invention, an exemplary control strategy for a hybrid engine with low temperature combustion batteries includes utilizing pre-control knowledge of driving and knowledge of the corresponding power and torque requirements provided by the engine and battery while driving. The journey can be planned and controlled so that stable engine operation is possible during the periods of low temperature combustion.

In einer weiteren Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung ermöglicht eine von dem Computer 532 angewandte Steuerungsstrategie eine stabile Niedertemperaturverbrennung. Typischerweise wird das Fahrtwissen mit einer bevorzugten Auswahl des Motors und der Batterien zur Stabilisierung der Niedertemperaturverbrennung kombiniert, wie z.B. bei HCCI-Motoren (Motoren mit homogener Kompressionszündung) oder ähnlichem. Im Einzelnen kann die Verwendung einer Steuerungsstrategie zur Aufrechterhaltung der Verbrennungsrandbedingungen an stabilen Punkten eine stabile Niedertemperaturverbrennung ermöglichen. Die Vorsteuerungskenntnis über die Fahrt mit den Batterien kann mit anderen Worten genutzt werden, um Schwankungen der erforderlichen Leistung und des erforderlichen Drehmoments standzuhalten und den Motor bei einem bestimmten Sollwert arbeiten zu lassen. Dies ermöglicht stabile Motorrandbedingungen und eine präzise Steuerung von Treibstoffzufuhr, Einlasstemperatur und Einlassdruck.In a further embodiment of the subject of the invention, one of the computer enables 532 applied control strategy a stable low temperature combustion. Typically, driving knowledge is combined with a preferred choice of engine and batteries to stabilize low-temperature combustion, such as HCCI engines (engines with homogeneous compression ignition) or the like. In particular, the use of a control strategy to maintain the combustion boundary conditions at stable points can enable stable low temperature combustion. In other words, the pre-control knowledge about driving with the batteries can be used to withstand fluctuations in the required power and the required torque and to let the motor work at a specific setpoint. This enables stable engine edge conditions and precise control of fuel supply, inlet temperature and inlet pressure.

Verschiedenen Veröffentlichungen des Stands der Technik erkennen, dass mehrere Parameter die Einleitung von Verbrennung in einem HCCI-Motor beeinflussen. Zu den erkannten Parametern gehören: Treibstoffart, Verdichtungsverhältnis, Ansaugladungstemperatur, Sauerstoffkonzentration in der Ladeluft, Äquivalenzverhältnis, Ladeluftdichte und Ladedruck. Allerdings fehlen im Stand der Technik ein System und Verfahren zur Steuerung der Einleitung der Verbrennung in einem HCCI-Motor integriert mit Höhen- und Geländeinformationen, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem zugeordnet sind. Ebenfalls fehlt im Stand der Technik ein System und Verfahren zur effektiven Bestimmung des Leistungsbedarfs und des Drehmomentbedarfs, die mehreren Orten auf der vorgegebenen Route und einem Wechsel zwischen Motor und Batterien zugeordnet sind, um eine stabile Verbrennung bei niedrigen Temperaturen und/oder eine konstante Gesamtfahrtzeit zu gewährleisten. Der vorliegende Gegenstand der Erfindung stellt ein neues System und Verfahren für den Betrieb eines Motors mit HCCI-Verbrennung zur Verfügung, das diese und andere Mängel des Standes der Technik beseitigt.Various prior art publications recognize that several parameters affect the initiation of combustion in an HCCI engine. The parameters identified include: fuel type, compression ratio, intake charge temperature, oxygen concentration in the charge air, equivalence ratio, charge air density and charge pressure. However, the prior art lacks a system and method for controlling the initiation of combustion in an HCCI engine integrated with altitude and terrain information which are assigned to a predefined route for the hybrid drive system. The prior art also lacks a system and method for effectively determining the power requirement and the torque requirement, which are assigned to several locations on the predefined route and a change between motor and batteries, in order to ensure stable combustion at low temperatures and / or a constant total journey time guarantee. The present subject matter of the invention provides a new system and method for operating an HCCI combustion engine that overcomes these and other shortcomings of the prior art.

7 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Blockschaltbilds eines Systems 550 zur Steuerung eines Hybridantriebssystems 510 (5). In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ist das Hybridantriebssystem eine Lokomotive. Das Hybridantriebssystem 510 umfasst eine erste Energiequelle 516 und eine zweite Energiequelle 522. In einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ist die erste Energiequelle ein Motor und die zweite Energiequelle eine Batteriebank. Das System 550 umfasst weiterhin einen beispielhaften Computer 532, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen, die einer vorgegebenen Route 552 für das Hybridantriebssystem 510 zugeordnet sind, erhält. Der Computer 532 ist weiterhin so programmiert, dass er NiedertemperaturVerbrennungsinformationen, die der vorgegebenen Route 552 des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, erhält. Die Niedertemperaturverbrennungsinformationen umfassen den Leistungsbedarf 554 und den Drehmomentbedarf 556. Der Leistungsbedarf 554, der der Niedertemperaturverbrennungsbedingung zugeordnet ist, kann der aktuelle Leistungsbedarf sowie ein vorhergesagter Leistungsbedarf sein. Der Leistungsbedarf 556, der der Niedertemperaturverbrennungsbedingung zugeordnet ist, kann analog der aktuelle Drehmomentbedarf sowie ein vorhergesagter Drehmomentbedarf sein. 7 shows an exemplary representation of a block diagram of a system 550 to control a hybrid drive system 510 ( 5 ). In one embodiment of the present subject matter of the invention, the hybrid drive system is a locomotive. The hybrid drive system 510 comprises a first energy source 516 and a second source of energy 522 . In an exemplary embodiment of the present subject matter of the invention, the first energy source is a motor and the second energy source is a battery bank. The system 550 also includes an exemplary computer 532 which is programmed to provide altitude and terrain information corresponding to a given route 552 for the hybrid drive system 510 are assigned. The computer 532 is also programmed to provide low temperature combustion information that matches the given route 552 of Hybrid drive system are assigned. The low temperature combustion information includes the power requirement 554 and the torque requirement 556 . The power requirement 554 associated with the low temperature combustion condition can be the current power requirement as well as a predicted power requirement. The power requirement 556 , which is assigned to the low-temperature combustion condition, can analogously be the current torque requirement and a predicted torque requirement.

Der Computer 532 ist ferner so programmiert, dass er einen Beförderungsplan 558 erstellt, der eine Reihe von Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems 510 optimiert, während sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebene Strecke 552 fortbewegt, und entweder den Motor oder die Batteriebank oder beides auf dem Beförderungsplan 558 bevorzugt auswählt. Darüber hinaus ist der Computer 532 so programmiert, dass er den Beförderungsplan auf der Grundlage einer Bestimmung einer Reihe von interessierenden Faktoren wie den Leistungsbedarf 554 und den Drehmomentbedarf 556 entlang der vorgegebenen Route 552, die Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform eines ersten Energienutzungssystems, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 510 nutzt, Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 510, Ladezustand der Batteriebank, Fahrtzeit, maximale Leistungseinstellung, Geschwindigkeitsbegrenzung und für das Hybridantriebssystem 510 vorgeschriebenen Abgasgrenzwerte erzeugt.The computer 532 is also programmed to have a promotion plan 558 created a set of performance parameters of the hybrid drive system 510 optimized while the hybrid drive system is along the specified route 552 moving, and either the engine or the battery bank, or both on the transportation schedule 558 prefers to choose. In addition, the computer 532 programmed to make the transportation plan based on a determination of a number of factors of interest such as the power requirement 554 and the torque requirement 556 along the given route 552 , the life of the engine as an exemplary embodiment of a first energy utilization system that uses the motor fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 510 uses, life of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 510 , State of charge of the battery bank, driving time, maximum power setting, speed limit and for the hybrid drive system 510 prescribed emission limits.

In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung umfassen beispielhafte und nicht einschränkende Leistungsverhaltensparameter Motorbetriebsbedingungen 562 einschließlich der Gesamtfahrtzeit 564, die Treibstoffzufuhrrate 566 und der Motordrehzahl 568. Ferner können die Leistungsverhaltensparameter in einer anderen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung die Einlassbedingungen 572 wie Einlasszusammensetzung 574, Einlassdruck 576, Einlasstemperatur 578 und so weiter umfassen. In einer noch weiteren Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung können Leistungsverhaltensparameter weiterhin u.a. Leistungsdaten der Lokomotive, Kennwerte des regenerativen Bremsens, die Leistung des Lokomotiven-Traktionsgetriebes, der Verbrauch des Motortreibstoffs als Funktion von Ausgangsleistung und Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems umfassen.In one embodiment of the subject of the invention, exemplary and non-limiting performance parameters include engine operating conditions 562 including the total travel time 564 , the fueling rate 566 and the engine speed 568 . Furthermore, in another embodiment of the subject of the invention, the performance parameters may include the inlet conditions 572 like inlet composition 574 , Inlet pressure 576 , Inlet temperature 578 and so on. In yet another embodiment of the subject of the invention, performance parameters may further include locomotive performance data, regenerative braking characteristics, locomotive traction transmission performance, engine fuel consumption as a function of output power, and cooling properties of the hybrid drive system.

Der Beförderungsplan 558 wird typischerweise auf der Grundlage einer Zielfunktion erstellt, die Parameter wie die Rate der Leistungsabgabe des Motors, die Rate der Leistungsabgabe der Batteriebank, sowohl als Funktionen der kombinierten Leistungsabgabe, Leistungsdaten der Lokomotive, Leistung des Fahrzeugtraktionsgetriebes, Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems, Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform eines ersten Energienutzungssystems, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 510 nutzt, Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 510, Ladezustand der Batterie, Gesamtfahrtzeit, Einstellung der maximalen Leistung, Geschwindigkeitsbegrenzung und Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.The promotion plan 558 is typically created based on a target function, parameters such as engine power output rate, battery bank power output rate, both as combined power output functions, locomotive performance data, traction engine performance, hybrid propulsion system cooling properties, hybrid drive system cooling performance, engine life as exemplary Embodiment of a first energy use system that uses the motor fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 510 uses, life of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 510 , State of charge of the battery, total travel time, setting of the maximum power, speed limit and exhaust emissions of the hybrid drive system.

In einer anderen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann der Computer 532 dazu veranlasst werden, den Beförderungsplan 558 auf der Grundlage von Niedertemperaturverbrennungstemperaturen, die während der Fahrt des Antriebssystems von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt auftreten, abzuändern. Der Computer 532 ist so konfiguriert, dass er die Höhen-, Gelände- und Niedertemperaturverbrennungsinformationen von einem Computer erhält, der vom Hybridantriebssystem entfernt steht.In another embodiment of the subject of the invention, the computer can 532 be prompted to the promotion plan 558 based on low temperature combustion temperatures that occur during the drive system travel from a first point to a second point. The computer 532 is configured to receive altitude, off-road, and low temperature combustion information from a computer that is remote from the hybrid propulsion system.

Wie dargestellt werden Anweisungen speziell für die Planung einer Fahrt entweder an Bord oder von einem entfernten Ort, wie z.B. einer Fahrdienstleitung mit Anweisungen, eingegeben. Solche Eingabeinformationen umfassen u.a. die Zugposition, die Beschreibung des Verbands (d. h. eine oder mehrere Lokomotiven nacheinander), die Beschreibung von Lokomotivenleistung, Kennwerte des regenerativen Bremsens, das Leistungsverhalten des Traktionsgetriebes der Lokomotive, Verbrauch von Motortreibstoff als Funktion von Ausgangsleistung, Kühlungseigenschaften, die vorgesehene Fahrtstrecke (tatsächliche Gleisneigung und -kurvatur als Funktion von Meilenstein oder eine Komponente „tatsächliche Neigung“ zur Berücksichtigung der Kurvatur nach der üblichen Eisenbahnpraxis), der Zug, dargestellt durch die Zusammensetzung und Beladung der Wagen zusammen mit effektiven Luftwiderstandskoeffizienten, gewünschte Fahrtparametern einschließlich, aber nicht ausschließlich Abfahrtszeit und -ort, Endort, gewünschte Gesamtfahrtzeit, Identifizierung der Mannschaft (Bediener und/oder Fahrzeugführer), Endzeitpunkt der Schicht der Mannschaft und Route.As shown, instructions are provided specifically for planning a trip either on board or from a remote location, such as a driver service with instructions. Such input information includes the train position, the description of the association (i.e. one or more locomotives in succession), the description of locomotive performance, characteristic values of regenerative braking, the performance of the traction transmission of the locomotive, consumption of motor fuel as a function of output power, cooling properties, the intended route (actual track inclination and - Curvature as a function of milestone or a component "actual inclination" to take the curvature into account according to the usual railway practice), the train, represented by the composition and loading of the wagons together with effective air resistance coefficients, desired travel parameters including, but not exclusively, the departure time and location , End location, desired total journey time, identification of the team (operator and / or driver), end time of the shift of the team and route.

Diese Daten können dem Hybridantriebssystem 510 auf verschiedene Weise zur Verfügung gestellt werden, z. B. - ohne darauf beschränkt zu sein - durch manuelle Eingabe dieser Daten durch den Bediener in das Hybridantriebssystem 510 über ein bordeigenes Display, durch Einsetzen eines Speichermediums, wie z. B. einer Speicherkarte und/oder eines USB-Laufwerks, das die Daten enthält, in einen Behälter an Bord der Lokomotive oder durch Übertragung der Informationen über eine drahtlose Kommunikation von der Fahrdienstleitung oder einem streckenseitigen Ort 544 (in 5 dargestellt), wie z. B. einem Gleissignalgerät und/oder einem streckenseitigen Gerät, an das Hybridantriebssystem 510. Die Lastcharakteristik des Hybridantriebssystems 510 (z. B. der Luftwiderstand) kann sich über die Route ändern (z. B. mit der Höhe, Niedertemperaturverbrennung und dem Zustand der Schienen und Triebwagen), und der Plan kann bei Bedarf aktualisiert werden, um solche Änderungen zu berücksichtigen, z. B. durch eine autonome Echtzeiterfassung der Lokomotiven-/Zugbedingungen. Dazu gehören z. B. Änderungen der Eigenschaften des Hybridantriebssystems 510, die von Überwachungsausrüstung an Bord oder außerhalb des Hybridantriebssystems 510 erfasst werden.This data can be sent to the hybrid drive system 510 be made available in various ways, e.g. B. - without being limited to this - by manual input of this data by the operator into the hybrid drive system 510 via an on-board display, by inserting a Storage medium, such as. B. a memory card and / or a USB drive, which contains the data, in a container on board the locomotive or by transmitting the information via wireless communication from the driver service or a trackside location 544 (in 5 shown), such as. B. a track signal device and / or a trackside device to the hybrid drive system 510 . The load characteristics of the hybrid drive system 510 (e.g. aerodynamic drag) may change along the route (e.g. with altitude, low temperature combustion and the condition of the rails and railcars) and the plan may be updated as necessary to reflect such changes, e.g. B. by autonomous real-time detection of the locomotive / train conditions. These include e.g. B. Changes in the properties of the hybrid drive system 510 by monitoring equipment on board or outside the hybrid propulsion system 510 are recorded.

Basierend auf den Spezifikationsdaten wird ein optimaler Plan, der den Treibstoffverbrauch in Abhängigkeit von Geschwindigkeitsbegrenzungen, Emissionsgrenzwerten, der Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform für ein erstes Energienutzungssystem, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems nutzt, der Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems, dem Ladezustand der Batteriebank und ähnliches, entlang der Strecke, mit gewünschten Start- und Endzeiten minimiert, berechnet, um einen Zeitplan für die Wahl der Leistungsquelle für die Fahrt zu erstellen. Der Zeitplan für die Wahl der Leistungsquelle für die Fahrt umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung und wie später noch erörtert wird, Zeiträume, in denen die bevorzugte Auswahl der Leistungsquelle gefördert wird, um die Vorkenntnisse der Höhen und des Geländes zu nutzen, die der Fahrtroute des Hybridantriebssystems 510 zugeordnet sind und erwarteten Niedertemperaturverbrennungsbedingungen entsprechen, die den Leistungs- und Drehmomentbedarf entlang der Fahrtroute veranschaulicht werden. Der Plan enthält den Zeitplan für die Wahl zwischen dem Motor und den Batterien zusammen mit optimalen Geschwindigkeits- und Leistungsbetriebspunkteinstellungen, die der Zug einhalten soll, ausgedrückt als Funktion von Entfernung und/oder Zeit, und solchen Betriebsgrenzen des Zuges, einschließlich, aber nicht ausschließlich maximale Betriebspunktleistungs- und Bremseinstellungen, die Geschwindigkeitsbegrenzungen als Funktion vom Standort und den voraussichtlich verbrauchten Treibstoff und die erzeugten Emissionen.Based on the specification data, an optimal plan is made, which shows the fuel consumption depending on speed limits, emission limit values, the lifespan of the engine as an exemplary embodiment for a first energy utilization system that uses the motor fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system, the lifespan of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system, the state of charge of the battery bank and the like, minimized along the route, with desired start and end times, to calculate a schedule for the choice of the power source for the Create ride. According to a preferred embodiment of the subject of the invention and as will be discussed later, the schedule for the choice of the power source for the journey comprises periods in which the preferred selection of the power source is promoted in order to use the prior knowledge of the heights and the terrain the route of the hybrid drive system 510 are assigned and correspond to expected low-temperature combustion conditions, which illustrate the power and torque requirements along the route. The schedule contains the schedule for the choice between the engine and the batteries along with optimal speed and power operating point settings that the train is to maintain, expressed as a function of distance and / or time, and such operating limits of the train, including but not limited to maximum Operating point power and braking settings, speed limits as a function of location, and the amount of fuel expected to be used and the emissions generated.

Bei dem zur Berechnung des Zeitplans zur Wahl der optimalen Leistungsquelle verwendeten Vorgehen kann es sich um eine beliebige Anzahl von Verfahren zum Berechnen einer Leistungssequenz handeln, die das Hybridantriebssystem 510 ansteuert, um Treibstoff in Abhängigkeit von Lokomotiven-Betriebsbedingungen, Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform eines ersten Energienutzungssystems, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 510 nutzt, Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems 510, Ladezustand der Batteriebank, Emissionen, Zeitplanbeschränkungen oder dergleichen zu minimieren. In einigen Fällen kann der Zeitplan für die Wahl der optimalen Leistungsquelle aufgrund der Ähnlichkeit der Zugkonfiguration, der Strecke und der Umgebungsbedingungen nahe genug an einem zuvor festgelegten Zeitplan liegen. In diesen Fällen kann es ausreichen, die Antriebstrajektorie in einer Datenbank mit bereits ausgeführten Beförderungsplänen nachzuschlagen und zu verfolgen. Wenn kein zuvor berechneter Plan verfügbar oder geeignet ist, umfassen Verfahren zur Berechnung eines neuen Plans unter anderem die direkte Berechnung des Zeitplans für die Wahl der optimalen Leistungsquelle mit Hilfe von Differentialgleichungsmodellen, die die Physik der Bewegung des Zuges approximieren. Der Aufbau beinhaltet die Wahl einer quantitativen Zielfunktion oder einer gewichteten Summe (Integral) von Modellvariablen, die der Gesamtfahrtzeit, der Rate des Treibstoffverbrauchs, den maximalen Leistungseinstellungen, den Geschwindigkeitsbegrenzungen, der Emissionserzeugung plus einem Term zur Bestrafung von übermäßiger Drosselklappenveränderung oder Hin und Her als Beispiele entsprechen.The procedure used to calculate the schedule for choosing the optimal power source can be any number of methods for computing a power sequence that the hybrid drive system 510 drives to fuel depending on locomotive operating conditions, engine life as an exemplary embodiment of a first energy usage system that uses the engine fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 510 uses, life of the battery bank as an exemplary embodiment of a second usage system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system 510 To minimize battery bank state of charge, emissions, schedule constraints, or the like. In some cases, the schedule for choosing the optimal power source may be close enough to a predetermined schedule due to the similarity of the train configuration, route, and environmental conditions. In these cases, it may be sufficient to look up and track the drive trajectory in a database with already carried out transportation plans. If a previously calculated plan is not available or suitable, methods of calculating a new plan include, among other things, directly calculating the schedule for choosing the optimal power source using differential equation models that approximate the physics of the train's movement. The setup includes the choice of a quantitative objective function or a weighted sum (integral) of model variables, the total journey time, the rate of fuel consumption, the maximum power settings, the speed limits, the emission generation plus a term for punishing excessive throttle valve change or back and forth as examples correspond.

Abhängig von der Zielplanung zu einem gegebenen Zeitpunkt kann das Problem z.B. flexibel aufgestellt werden, um beispielsweise Treibstoff vorbehaltlich von Einschränkungen bei Emissionen und Geschwindigkeitsbegrenzungen zu minimieren oder Emissionen vorbehaltlich von Einschränkungen bei Treibstoffverbrauch und Ankunftszeit zu minimieren. Es ist auch möglich, z.B. ein Ziel zur Minimierung der Gesamtfahrtzeit ohne Einschränkungen der Gesamtemissionen oder des Treibstoffverbrauchs festzulegen, wenn eine solche Lockerung der Einschränkungen für den Einsatz erlaubt oder erforderlich wäre.Depending on the target planning at a given time, the problem can e.g. be set up flexibly, for example to minimize fuel subject to restrictions in emissions and speed limits or to minimize emissions subject to restrictions in fuel consumption and arrival time. It is also possible, e.g. set a goal to minimize total travel time without restricting total emissions or fuel consumption if such relaxation of the restrictions on use would be permitted or required.

Mit Hilfe dieses Modells wird eine optimale Steuerungsformulierung erstellt, um die quantitative Zielfunktion vorbehaltlich von Einschränkungen wie u.a. Geschwindigkeitsbegrenzungen sowie minimale und maximale Leistungseinstellungen (Drosselklappe) zu minimieren. Abhängig von der Zielplanung zu einem gegebenen Zeitpunkt kann das Problem flexibel aufgestellt werden, um Treibstoff vorbehaltlich von Einschränkungen bei Emissionen und Geschwindigkeitsbegrenzungen zu minimieren oder Emissionen vorbehaltlich von Einschränkungen bei Treibstoffverbrauch und Ankunftszeit zu minimieren.With the help of this model, an optimal control formulation is created in order to minimize the quantitative objective function, subject to restrictions such as speed limits and minimum and maximum power settings (throttle valve). Depending on the target planning at a given time, this can The problem can be set up flexibly to minimize fuel subject to restrictions in emissions and speed limits or to minimize emissions subject to restrictions in fuel consumption and arrival time.

Bei Betrieb wird eine Steuerungsstrategie für das Hybridantriebssystem 510 verwendet, um sowohl dessen Leistungs- als auch den Drehmomentbedarf durch den Motor 516 oder die Batterien 522 oder beide zumindest teilweise beruhend auf den Niedertemperaturverbrennungsbedingungen (Leistung und Drehmoment) zu liefern. Sind die Niedertemperaturverbrennungsbedingungen vorab bekannt, kann ein Beförderungsplan 558 umgesetzt werden, der die Batterie und/oder die Motorleistung bevorzugt nutzt, um den Treibstoffverbrauch zu reduzieren und die Lebensdauer des Motors und/oder der Batterie zu verlängern.In operation, a control strategy for the hybrid drive system 510 used both its power and torque requirements by the engine 516 or the batteries 522 or to deliver both based at least in part on the low temperature combustion conditions (power and torque). If the low temperature combustion conditions are known in advance, a transport plan can be made 558 implemented, which uses the battery and / or the engine power preferentially to reduce fuel consumption and to extend the life of the engine and / or the battery.

Insbesondere ist der beispielhafte Computer 532 so programmiert, dass er das Wissen über eine anstehende Fahrt und erwartete Niedertemperaturverbrennungsbedingungen entlang der Fahrtroute nutzt, um bevorzugt die Leistungs- und/oder Drehmomentquelle aus Motor 516 und der Batterie 522 zu auszuwählen. So kann beispielsweise die Kenntnis der spezifischen Erhebungs- oder Höhenanforderungen, die mit einer Fahrt verbunden sind, in der Regel einen Hinweis auf den Umgebungsdruck entlang der vorgegebenen Route 552 geben. In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung kann die relevante Steuerungsstrategie wählen, den Motor in höheren Lagen relativ weniger zu betreiben und damit die Batterie für die gleichen Bedingungen aufzusparen. Dies kann zu einem geringeren Verschleiß der Motorkomponenten führen, da höhere Lagen den Turbolader und andere Komponenten stärker beanspruchen. Ferner sind die Motoren bei höheren Lagen typischerweise nicht effizient, und daher kann der Einsatz von Batterien statt Motoren zu einem verbesserten Treibstoffverbrauch führen. Ähnliche Kompromisse können bei unterschiedlichen Niedertemperaturverbrennungsbedingungen eingegangen werden.In particular, the exemplary computer 532 programmed to use knowledge of an upcoming trip and expected low temperature combustion conditions along the route, preferably the power and / or torque source from the engine 516 and the battery 522 to select. For example, knowledge of the specific elevation or altitude requirements associated with a trip can usually provide an indication of the ambient pressure along the specified route 552 give. In one embodiment of the present subject matter of the invention, the relevant control strategy can choose to operate the motor relatively less in higher altitudes and thus save the battery for the same conditions. This can lead to less wear on the engine components, as higher positions put more stress on the turbocharger and other components. Furthermore, the engines are typically not efficient at higher altitudes, and therefore using batteries instead of engines can result in improved fuel consumption. Similar compromises can be made with different low temperature combustion conditions.

In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann eine beispielhafte Steuerungsstrategie darin bestehen, die Batterien bei hohen Niedertemperaturverbrennungen weniger zu nutzen und dadurch ihre Lebensdauer zu verlängern. Eine bestimmte Fahrt könnte mit anderen Worten die Batterien nur bei Bedarf und/oder nur dann betreiben, wenn die Temperatur nicht zu heiß oder zu kalt ist. In einer anderen Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann die gewählte Steuerungsstrategie darin bestehen, die Batterien so zu betreiben, dass der Motor bei konstant bleibenden Ansaugbedingungen mit konstanter Drehzahl und/oder konstanter Leistung arbeitet. In einer anderen Ausführungsform kann der Computer 532 anstelle der herkömmlichen diskreten Betriebspunktleistungseinstellungen eine stufenlose Leistungseinstellung wählen, die als optimal für den gewählten Zeitplan zur Wahl der Leistungsquelle ermittelt wurde. Wenn so beispielsweise ein Zeitplan für die Wahl der optimalen Leistungsquelle eine Betriebspunkteinstellung von 6,8 statt Arbeiten bei Betriebspunkteinstellung 7 vorgibt, kann das Hybridantriebssystem 510 bei 6,8 arbeiten, um dessen Effizienz weiter zu verbessern.In one embodiment of the subject of the invention, an example control strategy may be to use the batteries less at high low temperature burns and thereby extend their life. In other words, a particular trip could only operate the batteries when needed and / or only when the temperature is not too hot or too cold. In another embodiment of the object of the invention, the selected control strategy can consist in operating the batteries in such a way that the engine operates at constant speed and / or constant output with constant suction conditions. In another embodiment, the computer can 532 Instead of the conventional discrete operating point power settings, select a stepless power setting that has been determined to be optimal for the selected schedule for the selection of the power source. For example, if a schedule for choosing the optimal power source is an operating point setting of 6 , 8th instead of working with operating point setting 7 pretends the hybrid drive system 510 at 6 , 8th work to further improve its efficiency.

Der Verweis auf Emissionen im Zusammenhang mit einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung bezieht sich auf kumulative Emissionen, die in Form von Stickstoffoxiden (NOx), unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Partikeln und/oder ähnlichem erzeugt werden. Wenn ein Hauptziel während eines Beförderungsauftrags die Verringerung der Gesamtemissionen ist, kann der Steueralgorithmus 540 erzeugt oder geändert werden, um dieses Fahrtziel in Verbindung mit einer verbesserten Treibstoffgesamteffizienz zu berücksichtigen. Eine wichtige Flexibilität bei der Festlegung der Optimierung besteht darin, dass einige oder alle Fahrtziele je nach geographischer Region oder Einsatz variieren können. Beispielsweise kann bei einem Zug mit hoher Priorität die Mindestzeit auf einer Strecke das einzige Ziel sein, da es sich um einen Verkehr mit hoher Priorität handelt. In einem anderen Beispiel könnte der Emissionsausstoß entlang der geplanten Zugstrecke von Bundesstaat zu Bundesstaat variieren.The reference to emissions in connection with an embodiment of the present subject matter of the invention refers to cumulative emissions generated in the form of nitrogen oxides (NOx), unburned hydrocarbons, particles and / or the like. If a major goal during a transportation job is to reduce total emissions, the control algorithm can 540 created or modified to account for this destination in conjunction with improved overall fuel efficiency. An important flexibility in determining the optimization is that some or all of the destinations can vary depending on the geographic region or application. For example, for a high priority train, the minimum time on a route may be the only destination because it is high priority traffic. In another example, emissions could vary from state to state along the planned train route.

Weiter unter Verweis auf 7 werden, sobald der optimierte Beförderungsplan 558 erstellt ist, Leistungsbefehle erzeugt, um den Plan umzusetzen. Abhängig von der Betriebskonfiguration in einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung dient ein Befehl dazu, dass die Lokomotive dem Befehl für optimierte Leistung folgt, um eine optimale Geschwindigkeit zu erreichen. Der Gegenstand der Erfindung erhält tatsächliche Geschwindigkeits- und Leistungsinformationen von dem Lokomotivenverband des Hybridantriebssystems 510. Aufgrund der unvermeidlichen Annäherungen in den für die Optimierung verwendeten Modellen wird eine Closed-Loop-Berechnung der Korrekturen der optimierten Leistung erreicht, um die gewünschte optimale Geschwindigkeit zu verfolgen. Solche Korrekturen der Zugbetriebsgrenzen können automatisch oder durch den Fahrzeugführer, der üblicherweise die ultimative Kontrolle über den Zug hat, vorgenommen werden.Further with reference to 7 once the optimized transportation schedule 558 is created, performance commands are generated to implement the plan. Depending on the operating configuration in one embodiment of the present subject matter of the invention, an instruction is for the locomotive to follow the instruction for optimized performance to achieve optimal speed. The subject of the invention obtains actual speed and performance information from the hybrid propulsion system locomotive group 510 . Due to the inevitable approximations in the models used for the optimization, a closed loop calculation of the corrections of the optimized performance is achieved in order to track the desired optimal speed. Such corrections to train operating limits can be done automatically or by the driver who usually has ultimate control over the train.

Bei Betrieb überwacht der das Hybridantriebssystem 510 kontinuierlich die Systemeffizienz und aktualisiert den Beförderungsplan auf der Grundlage der tatsächlichen gemessenen Effizienz kontinuierlich, wann immer eine solche Aktualisierung die Fahrtleistung verbessern würde. Die Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder die vollständige Neuplanung der Berechnungen kann vollständig in der (den) Lokomotive(n) durchgeführt oder ganz oder teilweise an einen entfernten Ort wie z. B. in die Fahrdienstleitung oder in die streckenseitigen Abfertigungseinrichtungen verlegt werden, wo drahtlose Technologie zur Übermittlung der Pläne an das Hybridantriebssystem 510 verwendet wird. Der Gegenstand der Erfindung kann auch Effizienztrends erzeugen, die zur Entwicklung von Lokomotivenflottendaten hinsichtlich der Effizienzübertragungsfunktionen genutzt werden können. Die flottenweiten Daten können bei der Festlegung des ursprünglichen Beförderungsplans verwendet werden und können für den netzweiten Optimierungskompromiss bei Berücksichtigung der Standorte mehrerer Züge genutzt werden.The hybrid drive system is monitored during operation 510 continuously system efficiency and continuously update the transportation plan based on the actual measured efficiency whenever such an update would improve driving performance. The revision of an existing promotion plan or the Complete rescheduling of the calculations can be done entirely in the locomotive (s) or in whole or in part to a remote location such as B. in the dispatcher or in the trackside handling facilities, where wireless technology to transmit the plans to the hybrid drive system 510 is used. The subject of the invention can also generate efficiency trends that can be used to develop locomotive fleet data regarding the efficiency transfer functions. The fleet-wide data can be used when determining the original transport plan and can be used for the network-wide optimization compromise, taking into account the locations of several trains.

Viele Ereignisse im täglichen Betrieb können dazu führen, dass ein aktuell ausgeführter Plan erstellt oder geändert werden muss, wenn die gleichen Fahrtziele beibehalten werden sollen und wenn ein Zug nicht für die geplante Begegnung mit einem anderen Zug oder das geplante Passieren eines anderen Zugs pünktlich ist und Zeit einholen muss. Mithilfe der tatsächlichen Geschwindigkeit, Leistung und Position der Lokomotive wird ein Vergleich zwischen einer geplanten Ankunftszeit und der aktuell geschätzten (vorhergesagten) Ankunftszeit auf der Grundlage des verbleibenden Teils des Beförderungsplans durchgeführt. Aufgrund einer Differenz der Zeiten sowie der Differenz von Parametern (von der Fahrdienstleitung oder vom Fahrzeugführer erkannt oder geändert) wird der Plan angepasst. Diese Anpassung kann automatisch oder manuell vorgenommen werden, je nachdem, wie eine Bahngesellschaft solche Abweichungen vom Plan gehandhabt haben will. Wann immer ein Plan aktualisiert wird, wie z.B. u.a. die Ankunftszeit, können zusätzliche Änderungen gleichzeitig miteinbezogen werden, z.B. neue künftige Änderungen von Geschwindigkeitsbegrenzungen, die die Durchführbarkeit des Einholens des ursprünglichen Plans beeinträchtigen könnten. In solchen Fällen können, wenn der ursprüngliche Beförderungsplan nicht eingehalten werden kann oder wenn mit anderen Worten der Zug nicht in der Lage ist, die Ziele des ursprünglichen Beförderungsplans zu erreichen, wie hier erläutert dem Fahrzeugführer und/oder der entfernten Einrichtung bzw. der Fahrdienstleitung andere Beförderungspläne vorgelegt werden.Many events in daily operation can lead to the fact that a currently executed plan has to be created or changed if the same destinations are to be kept and if a train is not punctual for the planned encounter with another train or the planned passage of another train and Time to catch up. The actual speed, power and position of the locomotive is used to make a comparison between a planned arrival time and the currently estimated (predicted) arrival time based on the remaining part of the transportation schedule. The schedule is adjusted based on a difference in times and a difference in parameters (recognized or changed by the driver or the driver). This adjustment can be made automatically or manually, depending on how a rail company wants to have handled such deviations from the plan. Whenever a plan is updated, such as i.a. the arrival time, additional changes can be included at the same time, e.g. new future changes to speed limits that could affect the feasibility of retrieving the original plan. In such cases, if the original transportation schedule cannot be followed or, in other words, the train is unable to reach the destinations of the original transportation schedule, as explained herein, the vehicle operator and / or the remote facility or service provider may be others Promotion plans are presented.

Die Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder eine komplette Neuplanung kann auch dann erfolgen, wenn eine Änderung der ursprünglichen Ziele gewünscht wird. Eine solche Planrevision oder komplette Neuplanung kann entweder zu festen, im Voraus geplanten Zeiten, manuell nach dem Ermessen des Fahrzeugführers oder des Fahrdienstleiters oder autonom bei Überschreitung vorab festgelegter Grenzwerte, wie z. B. der Betriebsgrenzen des Zuges, erfolgen. Wenn zum Beispiel die aktuelle Planausführung um mehr als einen bestimmten Schwellenwert, wie z.B. dreißig Minuten, in einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung verspätet ist, kann basierend auf dem neuen Satz von Parametern die Fahrt neu geplant werden, um die Verspätung zu berücksichtigen, was wiederum auf der Minimierung des Gesamttreibstoffverbrauchs für den verbleibenden Teil der Fahrt beruht. Andere Auslöser für die Neuplanung können auch auf der Grundlage der Funktionstüchtigkeit des Leistungsverbands ins Auge gefasst werden, einschließlich, aber nicht ausschließlich der Ankunftszeit, des Verlusts von PS aufgrund von Geräteausfall und/oder vorübergehender Gerätefehlfunktion (z. B. Betrieb zu heiß oder zu kalt) und/oder der Erkennung von groben Konfigurationsfehlern, z. B. bei der angenommenen Zuglast. Das heißt, wenn die Änderung eine Beeinträchtigung der Lokomotivenleistung für die aktuelle Fahrt widerspiegelt, können diese in den Modellen und/oder Gleichungen, die in der Optimierung verwendet werden, berücksichtigt werden.The revision of an existing transport plan or a complete rescheduling can also take place if a change of the original goals is desired. Such a plan revision or complete rescheduling can either be at fixed, pre-planned times, manually at the discretion of the driver or the dispatcher or autonomously when predetermined limits are exceeded, such as. B. the operating limits of the train. For example, if the current plan execution exceeds more than a certain threshold, such as thirty minutes, in one embodiment of the present object of the invention, is delayed, based on the new set of parameters, the trip can be rescheduled to account for the delay, which in turn is based on minimizing the total fuel consumption for the remaining part of the trip. Other triggers for rescheduling may also be considered based on the performance of the service association, including, but not limited to, arrival time, loss of horsepower due to device failure, and / or temporary device malfunction (e.g., operation too hot or too cold ) and / or the detection of gross configuration errors, e.g. B. at the assumed tensile load. This means that if the change reflects an impairment in locomotive performance for the current journey, this can be taken into account in the models and / or equations used in the optimization.

Änderungen der Planziele können sich auch aus einer Notwendigkeit ergeben, Ereignisse zu koordinieren, bei denen der Plan für einen Zug die Fähigkeit eines anderen Zuges, die Ziele zu erreichen, beeinträchtigt, und eine Entscheidung auf einer anderen Ebene, z. B. der Fahrdienstleitung, erforderlich ist. Beispielsweise kann die Koordination von Begegnung und Passieren durch Kommunikation zwischen den Zügen weiter optimiert werden. Wenn ein Zug z. B. weiß, dass er bezüglich des Erreichens eines Orts für eine Begegnung und/oder ein Passieren hinter dem Zeitplan liegt, können Kommunikationen von dem anderen Zug den verspäteten Zug (und/oder die Fahrdienstleitung) benachrichtigen. Der Fahrzeugführer kann dann Informationen über Verspätungen in den Computer 532 eingeben, wobei der Steueralgorithmus 540 den Beförderungsplan des Zuges neu berechnet und so den Treibstoffverbrauch unter Ausnutzung geplanter regenerativer Bremsung optimiert und minimiert. Der Steueralgorithmus 540 kann ebenfalls auf hoher Ebene, d.h. auf Netzwerkebene, verwendet werden, damit ein Fahrdienstleiter bestimmen kann, welcher Zug langsamer oder schneller werden soll, wenn eine zeitliche Einschränkung für planmäßige Begegnung und/oder Passieren nicht eingehalten werden kann. Wie hier erläutert wird dies dadurch erreicht, dass die Züge Daten an die Fahrdienstleitung übermitteln, um zu priorisieren, wie jeder Zug sein Planungsziel ändern sollte. Eine Wahl könnte je nach Situation entweder von Zeitplan- oder Treibstoffeinsparungsvorteilen abhängen.Changes in plan goals may also result from a need to coordinate events where the plan for one train affects another train's ability to reach the goals, and a decision at another level, e.g. B. the dispatcher, is required. For example, the coordination of encounter and passing can be further optimized through communication between the trains. If a train z. B. knows that it is behind schedule to reach a meeting and / or passing location, communications from the other train may notify the delayed train (and / or the dispatcher). The driver can then information about delays in the computer 532 enter, the control algorithm 540 recalculated the train's schedule, thus optimizing and minimizing fuel consumption using planned regenerative braking. The control algorithm 540 can also be used at a high level, ie at the network level, so that a dispatcher can determine which train should slow down or be faster if a time limit for scheduled meeting and / or passing cannot be met. As explained here, this is accomplished by the trains sending data to the dispatcher to prioritize how each train should change its planning destination. Depending on the situation, a choice could depend on either schedule or fuel saving benefits.

Für jeden der manuell oder automatisch ausgelösten Neupläne kann der Steueralgorithmus 540 dem Fahrzeugführer mehr als einen Beförderungsplan vorlegen. In einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung wird der Steueralgorithmus 540 dem Fahrzeugführer typischerweise verschiedene Zeitpläne für die Wahl der Leistungsquelle vorlegen, so dass der Fahrzeugführer die Ankunftszeit auswählen und die entsprechenden Auswirkungen auf den Treibstoff und/oder die Emissionen nachvollziehen kann. Solche Informationen können der Fahrdienstleitung auch für eine ähnliche Berücksichtigung zur Verfügung gestellt werden, entweder als einfache Liste von Alternativen oder als mehrere Kompromisskurven.The control algorithm can be used for each of the manually or automatically triggered new plans 540 provide the driver with more than one transportation plan. In an exemplary embodiment of the present subject matter of the invention becomes the control algorithm 540 typically provide the driver with various schedules for the choice of power source so that the driver can select the arrival time and understand the corresponding effects on the fuel and / or the emissions. Such information can also be made available to the dispatcher for a similar consideration, either as a simple list of alternatives or as several compromise curves.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung bleibt die Fähigkeit des Lernens und der Anpassung an wichtige Änderungen im Zug- und Leistungsverband bestehen, die entweder in den aktuellen Plan und/oder für künftige Pläne integriert werden können. Einer der vorstehend genannten Auslöser ist zum Beispiel der Verlust von PS. Beim Aufbau von PS über Zeit, entweder nach einem PS-Verlust oder zu Beginn einer Fahrt, wird eine Übergangslogik genutzt, um festzustellen, wann die gewünschte PS-Zahl erreicht ist.In one embodiment of the present subject matter of the invention, the ability to learn and adapt to important changes in the train and performance association remains, which can either be integrated into the current plan and / or for future plans. One of the triggers mentioned above is the loss of PS. When building up PS over time, either after a loss of PS or at the start of a journey, a transition logic is used to determine when the desired PS number has been reached.

Unabhängig von der Kombination der festgelegten Zielfunktionen und der Kombination von Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems, die zur Optimierung eines Beförderungsplans genutzt werden, kann die Gesamttreibstoffeffizienz verbessert werden, indem regeneratives Bremsen auf Teilen der Route gefördert wird. So kann bei der Planung eines Zeitplans für die Wahl von Leistungsquellen für die Fahrt, bei der Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder bei einer kompletten Neuplanung oder bei Anpassung des Plans ein optimierter Zeitplan für die Wahl von Leistungsquellen für die Fahrt wie in 7 umrissen erreicht werden.Regardless of the combination of the defined objective functions and the combination of performance parameters of the hybrid drive system that are used to optimize a transportation plan, overall fuel efficiency can be improved by promoting regenerative braking on parts of the route. When planning a schedule for the selection of power sources for the journey, when revising an existing transport plan or with a complete rescheduling or when adapting the plan, an optimized schedule for the selection of power sources for the journey can be as in 7 outlined can be achieved.

Unter Bezugnahme nun auf 8 wird ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebssystems als Verfahren 580 dargestellt, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung. Das Verfahren 580 beginnt mit dem Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen 582 einer vorgegebenen Route 552 für das Hybridantriebssystem 510, wie in 5 und 6 dargestellt ist. Das Verfahren 580 umfasst ferner die Bestimmung eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs 584, die Niedertemperaturverbrennungsbedingungen entlang der vorgegebenen Route 552 des Hybridantriebssystems 510 zugeordnet sind. Konkret wird der Leistungs- und Drehmomentbedarf, der bestimmten Orten entlang der vorgegebenen Fahrtroute zugeordnet ist, ermittelt, um eine vorgegebene Gesamtfahrtzeit einzuhalten. Der Leistungsbedarf, der der Niedertemperaturverbrennungsbedingung zugeordnet ist, kann der aktuelle Leistungsbedarf sowie ein vorhergesagter Leistungsbedarf sein. Der Drehmomentbedarf, der der Niedertemperaturverbrennungsbedingung zugeordnet ist, kann analog der aktuelle Drehmomentbedarf sowie ein vorhergesagter Drehmomentbedarf sein.Referring now to 8th is a method of controlling a hybrid drive system as a method 580 shown, according to a preferred embodiment of the object of the invention. The procedure 580 begins with getting elevation and terrain information 582 a given route 552 for the hybrid drive system 510 , as in 5 and 6 is shown. The procedure 580 also includes determining a power requirement and a torque requirement 584 , the low temperature combustion conditions along the given route 552 of the hybrid drive system 510 assigned. Specifically, the power and torque requirement that is assigned to specific locations along the predefined route is determined in order to maintain a predefined total journey time. The power requirement associated with the low temperature combustion condition can be the current power requirement as well as a predicted power requirement. The torque requirement that is associated with the low-temperature combustion condition can analogously be the current torque requirement and a predicted torque requirement.

Das Verfahren 580 umfasst weiterhin die Erstellung eines Beförderungsplans 586, der eine Reihe von Leistungsverhaltensparametern optimiert, um Niedertemperaturverbrennungsbedingungen in dem Hybridantriebssystem 510 zu stabilisieren, während sich das Hybridantriebssystem 510 entlang der vorgegebenen Route 552 fortbewegt. Das Verfahren 580 umfasst die Verwaltung und Berücksichtigung einer Reihe von Leistungsverhaltensparametern, während es den Beförderungsplan optimiert. Die Verwaltung von beispielhaften und nicht einschränkenden Leistungsverhaltensparametern umfasst die Verwaltung von Einlassbedingungen 588, die Einlasszusammensetzung, Einlassdruck und Einlasstemperatur umfassen. In ähnlicher Weise umfasst die Verwaltung der Leistungsverhaltensparameter auch die Verwaltung von Motorbetriebsbedingungen 592, die die Gesamtfahrtzeit, die Treibstoffzufuhrrate und Motordrehzahl umfassen.The procedure 580 also includes the creation of a promotion plan 586 that optimizes a number of performance parameters to accommodate low temperature combustion conditions in the hybrid propulsion system 510 stabilize while the hybrid drive system 510 along the given route 552 moved. The procedure 580 involves managing and taking into account a number of performance parameters while optimizing the transportation plan. The management of exemplary and non-limiting performance parameters includes the management of admission conditions 588 that include inlet composition, inlet pressure, and inlet temperature. Similarly, managing performance parameters also includes managing engine operating conditions 592 that include total travel time, fueling rate, and engine speed.

In einer weiteren Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann das Verwalten der Leistungsverhaltensparameter weiterhin u.a. das Verwalten von Lokomotiven-Leistungsdaten, Kennwerten des regenerativen Bremsens, der Leistung des Lokomotiven-Traktionsgetriebes, des Verbrauchs des Motortreibstoffs als Funktion von Ausgangsleistung und von Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems umfassen. Die erhaltenen Routendaten können eine einzelne Strecke von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt oder mehrere Strecken zwischen den Punkten umfassen. Die erhaltenen Routendaten können Höhen- und Geländedaten oder Steigungsinformationen umfassen, die extrahiert und zur Optimierung des Beförderungsplans gemäß dem Gegenstand der Erfindung verwendet werden.In another embodiment of the subject of the invention, managing performance parameters may further include manage locomotive performance data, regenerative braking characteristics, locomotive traction transmission performance, engine fuel consumption as a function of output power, and cooling properties of the hybrid propulsion system. The route data obtained may include a single route from a first point to a second point or multiple routes between the points. The route data obtained may include elevation and terrain data or incline information extracted and used to optimize the transportation plan in accordance with the subject matter of the invention.

Der Beförderungsplan wird typischerweise auf der Grundlage einer Zielfunktion erstellt, die Parameter wie die Rate der Leistungsabgabe des Motors, die Rate der Leistungsabgabe der Batteriebank, sowohl als Funktionen der kombinierten Leistungsabgabe, Leistungsdaten der Lokomotive, Leistung des Fahrzeugtraktionsgetriebes, Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems, Lebensdauer des Motors als beispielhafte Ausführungsform eines ersten Energienutzungssystems, das den Motortreibstoff als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems nutzt, Lebensdauer der Batteriebank als beispielhafte Ausführungsform eines zweiten Nutzungssystems der Batterien als Energiequelle für den Leistungs- und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems, Ladezustand der Batterie, Gesamtfahrtzeit, Einstellung der maximalen Leistung, Geschwindigkeitsbegrenzung und Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.The transportation plan is typically created based on an objective function, parameters such as the rate of engine power output, the rate of battery bank power output, both as combined power output functions, locomotive performance data, traction engine performance, hybrid propulsion system cooling properties, engine hybrid performance, engine life as an exemplary embodiment of a first energy use system that uses the motor fuel as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system, battery bank life as an exemplary embodiment of a second use system of the batteries as an energy source for the power and torque requirements of the hybrid drive system, state of charge of the battery, total travel time, Setting the maximum power, Speed limit and exhaust emissions of the hybrid drive system includes.

In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung umfasst das Verfahren 580 das Erhalten objektiver Fahrtkriterien, die die Optimierung einschränken. Zu den objektiven Fahrkriterien können unter anderem eine Gesamtfahrtzeit, eine maximale Leistungseinstellung, eine Geschwindigkeitsbegrenzung, eine Abgasemission und ein Hin- und Herbewegen des Gashebels des Hybridantriebssystems gehören. Der Beförderungsplan kann auch erstellt und optimiert werden, indem regeneratives Bremsen zur Optimierung von in den Batterien gespeicherter Energie begünstigt oder gefördert wird. Eine solche Optimierung kann gemäß dem Gegenstand der Erfindung unabhängig von den Impuls- oder Bremsanforderungen des Hybridantriebssystems 510 während Fahrtzeiträumen erfolgen. Der optimierte Beförderungsplan kann mit anderen Worten eine Beschleunigung auf flachen Teilen einer Route mittels des Verbrennungsmotors fordern oder eine Beschleunigung bei Bergauffahrt mittels des Verbrennungsmotors fordern, so dass währen beispielsweise bei Gefällen nach unten oder Neigungen nach unten entlang der Route Energie regenerativ wiedergewonnen werden kann. Der optimierte Beförderungsplan kann auch das Inanspruchnehmen der Batterien während Teilen der Fahrt umfassen, so dass vor einem Zeitraum regenerativen Bremsens ausreichend Speicherkapazität in den Batterien zur Verfügung steht. So kann eine ganze Fahrt hinsichtlich des Treibstoffverbrauchs optimiert und die Gesamttreibstoffeffizienz verbessert werden, indem ein Beförderungsplan erstellt wird, der regeneratives Bremsen während Teilen der Fahrt fördert, bei denen sonst nicht regenerativ gebremst würde, und zwar unter Erfüllung der vorrangigen objektiven Fahrtkriterien.In one embodiment of the subject of the invention, the method comprises 580 Obtaining objective driving criteria that limit optimization. The objective driving criteria can include a total travel time, a maximum power setting, a speed limit, an exhaust emission and a back and forth movement of the throttle control of the hybrid drive system. The transportation plan can also be created and optimized by promoting or promoting regenerative braking to optimize energy stored in the batteries. Such optimization can, according to the subject matter of the invention, be independent of the pulse or braking requirements of the hybrid drive system 510 take place during driving periods. In other words, the optimized transport plan can demand acceleration on flat parts of a route by means of the internal combustion engine or acceleration on uphill driving by means of the internal combustion engine, so that energy can be regenerated regeneratively on slopes downward or downward inclinations along the route. The optimized transport plan can also include the use of the batteries during parts of the journey, so that sufficient storage capacity is available in the batteries before a period of regenerative braking. An entire trip can be optimized in terms of fuel consumption and overall fuel efficiency improved by creating a transport plan that promotes regenerative braking during parts of the trip that would otherwise not be regeneratively braked, while fulfilling the primary objective driving criteria.

Das Verfahren 580 umfasst weiterhin die bevorzugte Auswahl des Motors und/oder der Batterien wie in Schritt 594 als potentielle Quelle für die erforderliche Leistung und/oder das erforderliche Drehmoment auf der Grundlage des optimierten Beförderungsplans 558. In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung ermöglicht die Batteriebank dem Motor einen Betrieb mit konstanter Drehzahl und/oder konstanter Leistung, während die Einlassbedingungen konstant bleiben. In einer anderen Ausführungsform kann der Computer 532 anstelle der herkömmlichen diskreten Betriebspunktleistungseinstellungen eine stufenlose Leistungseinstellung wählen, die als optimal für den gewählten Zeitplan zur Wahl der Leistungsquelle ermittelt wurde. Wenn so wie vorstehend erwähnt ein Zeitplan für die Wahl der optimalen Leistungsquelle eine Betriebspunkteinstellung von 6,8 statt Arbeiten bei Betriebspunkteinstellung 7 vorgibt, kann das Hybridantriebssystem 510 bei 6,8 arbeiten, um dessen Effizienz weiter zu verbessern.The procedure 580 also includes the preferred choice of motor and / or batteries as in step 594 as a potential source of power and / or torque required based on the optimized transportation plan 558 . In one embodiment of the subject of the invention, the battery bank enables the engine to operate at constant speed and / or constant power while the inlet conditions remain constant. In another embodiment, the computer can 532 Instead of the conventional discrete operating point power settings, select a stepless power setting that has been determined to be optimal for the selected schedule for the selection of the power source. If so, as mentioned above, a schedule for choosing the optimal power source is an operating point setting of 6 , 8th instead of working with operating point setting 7 pretends the hybrid drive system 510 at 6 , 8th work to further improve its efficiency.

Das Steuern des Hybridantriebssystems10 wie in Verfahren 580 umfasst die Überarbeitung eines bestehenden Beförderungsplans oder die komplette Neuplanung des Beförderungsplans auf der Grundlage von Niedertemperaturverbrennungsbedingungen, die während der Fortbewegung des Antriebssystems 510 von einem Punkt zu einem anderen entlang seiner vorgegebenen Route 552 auftreten. In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung ist das Hybridantriebssystem 510 eine Lokomotive und das Steuerverfahren 80 kann entsprechend angepasst werden.Controlling the hybrid drive system 10 as in methods 580 includes the revision of an existing transportation plan or the complete rescheduling of the transportation plan based on low temperature combustion conditions that occur while the propulsion system is moving 510 from one point to another along its given route 552 occur. In one embodiment of the present subject matter of the invention is the hybrid drive system 510 a locomotive and the control process 80 can be adjusted accordingly.

Im Betrieb kann eine entfernte Einrichtung, wie z.B. eine Fahrdienstleitung, Informationen gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung und damit die Höhen- und Geländeinformationen wie in Schritt 582 liefern und die Niedertemperaturverbrennungsinformationen wie in Schritt 584 können von einem Computer, der vom Hybridantriebssystem entfernt ist, erhalten werden. Wie dargestellt werden solche Informationen einem Steuergerät 530 geliefert.In operation, a remote device, such as a dispatcher, can provide information in accordance with an embodiment of the present subject matter of the present invention and thus the altitude and terrain information as in step 582 supply and the low temperature combustion information as in step 584 can be obtained from a computer remote from the hybrid drive system. As shown, such information is sent to a control unit 530 delivered.

Zusätzlich kann das Steuergerät 530 mit einer Datenbank mit Lokomotiven-Modellierungsinformationen, Informationen aus einer Gleisdatenbank, wie z. B. Informationen zur Gleisneigung und Geschwindigkeitsbegrenzungen, geschätzten Zugparametern, wie z. B. u.a. Zuggewicht und Luftwiderstandsbeiwerte, Treibstofftabellen aus einem Treibstoffratenschätzer und Batteriemodellen, die Batteriewirkungsgrad und Rückgewinnung von Energie z. B. während regenerativen Bremsens beschreiben, versorgt werden.In addition, the control unit 530 with a database with locomotive modeling information, information from a track database, such as B. Information about track inclination and speed limits, estimated train parameters, such as B. train weight and drag coefficients, fuel tables from a fuel rate estimator and battery models, the battery efficiency and energy recovery z. B. describe during regenerative braking, are supplied.

In der Praxis liefert das Steuergerät 530 typischerweise Informationen an einen Planer, und ein Beförderungsplan wird entsprechend berechnet. Nach der Berechnung eines Beförderungsplans wird der Plan einem Fahrberater, Fahrer oder Steuergerät 530 zur Verfügung gestellt. Das Steuergerät 530 ist mit einem Batterie-Management-Modul gekoppelt, das das Laden und Entladen der Batteriebank 522 gemäß dem vom Steuergerät 530 ausgeführten Beförderungsplan steuert. Der Beförderungsplan wird ebenfalls dem Steuergerät 530 zugeführt, damit dieses bei Vorlegen weiterer neuer Daten die Fahrt vergleichen kann.In practice, the control unit delivers 530 typically information to a planner, and a transportation plan is calculated accordingly. After calculating a transportation plan, the plan becomes a driving consultant, driver or control unit 530 made available. The control unit 530 is coupled to a battery management module that charges and discharges the battery bank 522 according to that of the control unit 530 controls the executed transportation plan. The promotion plan is also the control unit 530 fed so that this can compare the trip when submitting further new data.

In einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kann das Steuergerät 530 automatisch eine Betriebspunktleistung einstellen, entweder eine vorgegebene Betriebspunkteinstellung oder eine optimale kontinuierliche Betriebspunkteinstellung. Zusätzlich zur Bereitstellung eines Geschwindigkeitsbefehls an das Hybridantriebssystem 510 ist eine Anzeige vorgesehen, so dass der Fahrzeugführer die Empfehlung des Planers einsehen kann. Der Fahrzeugführer hat auch Zugang zu einem Bedienfeld. Über das Bedienfeld kann der Fahrzeugführer entscheiden, ob er die empfohlene Betriebspunktleistung verwenden möchte. Zu diesem Zweck kann der Fahrzeugführer eine angestrebte oder empfohlene Leistung begrenzen. D.h. der Fahrzeugführer hat zu jedem Zeitpunkt die endgültige Entscheidungskraft darüber, mit welcher Leistungseinstellung der Lokomotivenverband betrieben wird. Dazu gehört die Entscheidung, ob das Hybridantriebssystem 510 bei wechselnden Niedertemperaturverbrennungsbedingungen, die sich bei Betrieb in kalten oder heißen Gebieten ergeben, vom Motor oder von den Batterien mit der erforderlichen Leistung und/oder dem erforderlichen Drehmoment versorgt wird. Wenn Informationen von streckenseitigen Anlagen nicht elektronisch an einen Zug übertragen werden können und der Fahrzeugführer stattdessen visuelle Signale von den streckenseitigen Anlagen wahrnimmt, gibt der Fahrzeugführer Befehle ein, die auf den in der Gleisdatenbank enthaltenen Informationen und visuellen Signalen von den streckenseitigen Anlagen basieren.In one embodiment of the object of the invention, the control device 530 automatically set an operating point power, either a predetermined operating point setting or an optimal continuous operating point setting. In addition to providing a speed command to the hybrid drive system 510 a display is provided so that the driver can see the recommendation of the planner. The driver also has access to one Control panel. The driver can use the control panel to decide whether he wants to use the recommended operating point power. For this purpose, the driver can limit a desired or recommended performance. This means that the driver has the final decision-making power at all times regarding the power setting with which the locomotive association is operated. This includes the decision whether the hybrid drive system 510 in the event of changing low-temperature combustion conditions that arise when operating in cold or hot areas, the motor or the batteries supply the required power and / or the required torque. If information from trackside systems cannot be electronically transmitted to a train and the driver perceives visual signals from the trackside systems instead, the driver issues commands based on the information and visual signals from the trackside systems contained in the track database.

Basierend auf der Funktionsweise des Hybridantriebssystems 510 werden Informationen bezüglich Treibstoffmessung an den Treibstoffratenschätzer geliefert. Da eine direkte Messung der Treibstoffflüsse in einem Lokomotivenverband typischerweise nicht verfügbar ist, werden Informationen über den Treibstoffverbrauch während einer Fahrt und Projektionen in die Zukunft, die optimalen Plänen folgen, mit Hilfe kalibrierter physikalischer Modelle, wie sie bei der Entwicklung der optimalen Pläne verwendet werden, durchgeführt. Solche Vorhersagen können zum Beispiel die Verwendung gemessener Brutto-PS-Leistung und bekannter Treibstoffmerkmale zur Ableitung des kumulierten Treibstoffverbrauchs umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.Based on how the hybrid drive system works 510 information regarding fuel measurement is provided to the fuel rate estimator. Since direct measurement of fuel flows in a locomotive group is typically not available, information about fuel consumption during a trip and projections into the future that follow optimal plans are obtained using calibrated physical models as used in developing the optimal plans. carried out. Such predictions may include, but are not limited to, using measured gross horsepower and known fuel characteristics to derive accumulated fuel consumption.

In einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands der Erfindung kann das Hybridantriebssystem 510 ein beispielhaftes Ortungselement, wie z.B. einen GPS-Sensor, aufweisen, und es können Standortinformationen an einen Zugparameterschätzer geliefert werden. Solche Informationen können unter anderem GPS-Sensordaten, Zugkraft-/Bremskraftdaten, Bremsstatusdaten, Geschwindigkeit und Änderungen der Geschwindigkeitsdaten umfassen. Mit Informationen über Steigungs- und Geschwindigkeitsgrenzen werden Zuggewicht und Luftwiderstandsbeiwertinformationen an das Steuergerät 530 geliefert.In one embodiment of the present subject matter of the invention, the hybrid drive system 510 have an exemplary location element, such as a GPS sensor, and location information can be supplied to a train parameter estimator. Such information may include GPS sensor data, traction / braking force data, braking status data, speed, and changes in speed data, among others. With information about incline and speed limits, train weight and drag coefficient information are sent to the control unit 530 delivered.

Der Gegenstand der Erfindung kann auch die Verwendung von stufenloser Leistung während der gesamten Optimierungsplanung und der Umsetzung der Regelung ermöglichen. Bei einer herkömmlichen Lokomotive ist die Leistung typischerweise auf acht diskrete Stufen quantisiert. Moderne Lokomotiven können eine stufenlose Änderung der Leistung realisieren, die in die zuvor beschriebenen Optimierungsverfahren integriert werden kann. Mit stufenloser Leistung kann das Hybridantriebssystem 510 Betriebsbedingungen weiter optimieren, z.B. durch Minimierung von Nebenverbrauchern und Leistungsübertragungsverlusten, und Feinabstimmung von Motor-PS-Bereichen mit optimalem Wirkungsgrad oder zu Punkten mit erhöhten Emissionsspielräumen. Beispiele sind unter anderem die Minimierung der Verluste im Kühlsystem, die Anpassung von Generatorspannungen, die Anpassung von Motordrehzahlen und die Reduzierung der Anzahl der angetriebenen Achsen. Darüber hinaus kann das Hybridantriebssystem 10 die Gleisdatenbank und die vorhergesagten Leistungsanforderungen nutzen, um die Nebenverbraucher und Leistungsübertragungsverluste zu minimieren, um eine optimale Effizienz für den angestrebten Treibstoffverbrauch/die angestrebten Emissionen zu erreichen. Beispiele hierfür sind unter anderem die Reduzierung einer Anzahl von angetriebenen Achsen auf ebenem Gelände und die Vorkühlung des Lokomotivmotors vor der Einfahrt in einen Tunnel.The object of the invention can also enable the use of stepless performance during the entire optimization planning and the implementation of the regulation. In a conventional locomotive, the power is typically quantized to eight discrete levels. Modern locomotives can implement a continuous change in performance, which can be integrated into the optimization processes described above. The hybrid drive system can with stepless performance 510 Further optimize operating conditions, for example by minimizing auxiliary consumers and power transmission losses, and fine-tuning engine power areas with optimal efficiency or to points with increased emission margins. Examples include minimizing losses in the cooling system, adjusting generator voltages, adjusting engine speeds and reducing the number of driven axles. In addition, the hybrid drive system 10th use the track database and the predicted performance requirements to minimize the secondary consumers and power transmission losses in order to achieve optimal efficiency for the desired fuel consumption / emissions. Examples include reducing the number of driven axles on level ground and pre-cooling the locomotive engine before entering a tunnel.

Der Gegenstand der Erfindung kann auch die Gleisdatenbank und die vorhergesagte Leistung nutzen, um die Lokomotivenleistung anzupassen, z. B. um sicherzustellen, dass der Zug bei der Annäherung an einen Hügel und/oder einen Tunnel eine ausreichende Geschwindigkeit aufweist. Dies könnte zum Beispiel als Geschwindigkeitsbeschränkung an einem bestimmten Ort ausgedrückt werden, die Teil des optimalen Plans wird. Darüber hinaus kann der Steueralgorithmus 540 Regeln für die Zughandhabung enthalten, wie z. B., aber nicht nur, Zugkraftrampenraten und maximale Bremskraftrampenraten. Diese können direkt in die Formulierung für den optimalen Zeitplan für die Wahl der Leistungsquelle für die Fahrt oder alternativ in den Regler, der zur Steuerung der Leistungsanwendung genutzt wird, integriert werden, um die Sollgeschwindigkeit zu erreichen.The subject of the invention can also use the track database and the predicted performance to adjust the locomotive performance, e.g. B. to ensure that the train has sufficient speed when approaching a hill and / or tunnel. For example, this could be expressed as a speed limit at a particular location that becomes part of the optimal plan. In addition, the control algorithm 540 Train handling rules included, such as: B., but not only, tractive force ramp rates and maximum braking force ramp rates. These can be integrated directly into the formulation for the optimal schedule for the selection of the power source for the journey or alternatively into the controller that is used to control the power application in order to achieve the desired speed.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Steueralgorithmus 540 nur auf einer Führungslokomotive des Zugverbandes installiert. Eine Interaktion mit mehreren Zügen ist jedoch nicht ausgeschlossen, und zwei oder mehrere unabhängig voneinander optimierte Züge können gemäß dem Gegenstand der Erfindung gesteuert werden.In a preferred embodiment, the control algorithm 540 only installed on a leading locomotive of the train association. Interaction with several trains is not excluded, however, and two or more independently optimized trains can be controlled in accordance with the subject matter of the invention.

Züge mit dezentralen Leistungssystemen können in mehreren verschiedenen Modi betrieben werden. Ein Modus besteht darin, dass alle Lokomotiven im Zug mit dem gleichen Betriebspunktbefehl arbeiten. Wenn also die führende Lokomotive Fahren mit NS anordnet, werden alle Einheiten im Zug angewiesen, Leistung für Fahren mit NS zu erzeugen. Eine weitere Betriebsart ist die „unabhängige“ Steuerung. Bei dieser Betriebsart können über den Zug verteilte Lokomotiven oder Lokomotivgruppen mit unterschiedlichen Antriebs- oder Bremsleistungen betrieben werden. Wenn ein Zug beispielsweise einen Berggipfel erklimmt, können die führenden Lokomotiven (am Bergabhang) veranlasst werden zu bremsen, während die Lokomotiven in der Mitte oder am Ende des Zuges (an der Steigung des Bergs) antreiben können. Dies geschieht, um die Zugkräfte an den mechanischen Kupplungen, die die Waggons und Lokomotiven verbinden, zu minimieren. Herkömmlicherweise war es für den Betrieb des dezentralen Leistungssystems im „unabhängigen“ Modus erforderlich, dass der Fahrzeugführer jede ferne Lokomotive oder jede Gruppe von Lokomotiven manuell über ein Display in der führenden Lokomotive steuern musste. Unter Verwendung des physik-basierten Planungsmodells, der Informationen zur Zugkonfiguration, der bordeigenen Gleisdatenbank, den bordeigenen Betriebsvorschriften, des Standortbestimmungssystems, der Echtzeit-Leistungs-/Bremsregelung und der Sensorrückmeldung muss das System das dezentrale Leistungssystem automatisch im „unabhängigen“ Modus betreiben.Trains with decentralized power systems can be operated in several different modes. One mode is that all locomotives on the train work with the same operating point command. So if the leading locomotive orders driving with NS, all units on the train are instructed to generate power for driving with NS. Another operating mode is the "independent" control. In this operating mode, locomotives or locomotive groups distributed across the train can be used different drive or braking powers are operated. For example, when a train climbs a mountain peak, the leading locomotives (on the mountain slope) can be caused to brake, while the locomotives can drive in the middle or at the end of the train (on the slope of the mountain). This is done to minimize the tensile forces on the mechanical couplings that connect the wagons and locomotives. Traditionally, the operation of the decentralized power system in "independent" mode required the driver to manually control each remote locomotive or group of locomotives using a display in the leading locomotive. Using the physics-based planning model, train configuration information, on-board track database, on-board operating rules, location system, real-time power / brake control and sensor feedback, the system must automatically operate the decentralized power system in "independent" mode.

Beim Betrieb mit dezentraler Leistung kann der Fahrzeugführer in einer führenden Lokomotive die Betriebsfunktionen der fernen Lokomotiven in den fernen Verbänden über ein Steuerungssystem, wie z.B. ein dezentrales Leistungssteuerelement, steuern. So kann der Fahrzeugführer beim Betrieb mit dezentraler Leistung jeden Lokomotivverband anweisen, mit einer anderen Betriebspunktleistungsstufe zu arbeiten (oder ein Verband könnte sich im Fahrbetrieb und ein anderer im Bremsbetrieb befinden), wobei jede einzelne Lokomotive im Lokomotivverband mit der gleichen Betriebspunktleistung arbeitet. In einer beispielhaften Ausführungsform, bei der der Steueralgorithmus 540 im Zug installiert ist, vorzugsweise in Verbindung mit dem dezentralen Leistungssteuerelement, wird der Steueralgorithmus 540 diese Leistungseinstellung an die fernen Lokomotivenverbände zur Implementierung kommunizieren, wenn eine Betriebspunktleistungsstufe für einen fernen Lokomotivenverband laut Empfehlung des optimierten Beförderungsplans gewünscht ist. Dasselbe gilt für das Bremsen.When operating with decentralized power, the driver in a leading locomotive can control the operating functions of the remote locomotives in the remote associations via a control system, such as a decentralized power control element. For example, when operating with decentralized power, the driver can instruct each locomotive group to work with a different operating point power level (or one group could be in driving mode and another in braking mode), with each individual locomotive in the locomotive group working with the same operating point power. In an exemplary embodiment in which the control algorithm 540 installed in the train, preferably in conjunction with the decentralized power control element, the control algorithm 540 Communicate this performance setting to the remote locomotive associations for implementation if an operating point performance level is desired for a remote locomotive association as recommended by the optimized transport plan. The same applies to braking.

Der Steueralgorithmus 540 kann bei Verbänden verwendet werden, bei denen die Lokomotiven nicht aneinander grenzen, z.B. mit einer oder mehreren Lokomotiven vorne, anderen in der Mitte und hinten für den Zug. Solche Konfigurationen werden als dezentrale Leistung bezeichnet, wobei die Standardverbindung zwischen den Lokomotiven durch eine Funkverbindung oder ein Hilfskabel ersetzt wird, um die Lokomotiven extern zu verbinden. Beim Betrieb mit dezentraler Leistung kann der Fahrzeugführer in einer führenden Lokomotive die Betriebsfunktionen der fernen Lokomotiven in dem Verband über ein Steuerungssystem, wie z.B. ein dezentrales Leistungssteuerelement, steuern. Insbesondere kann der Fahrzeugführer beim Betrieb mit dezentraler Leistung jeden Lokomotivverband anweisen, mit einer anderen Betriebspunktleistungsstufe zu arbeiten (oder ein Verband könnte sich im Fahrbetrieb und ein anderer im Bremsbetrieb befinden), wobei jede einzelne Lokomotive im Lokomotivverband mit der gleichen Betriebspunktleistung arbeitet. The control algorithm 540 can be used in associations where the locomotives do not adjoin each other, e.g. with one or more locomotives in front, others in the middle and back for the train. Such configurations are referred to as decentralized performance, with the standard connection between the locomotives being replaced by a radio connection or an auxiliary cable in order to connect the locomotives externally. When operating with decentralized power, the driver in a leading locomotive can control the operating functions of the remote locomotives in the group via a control system, such as a decentralized power control element. In particular, when operating with decentralized power, the driver can instruct each locomotive group to work with a different operating point power level (or one group could be in driving mode and another in braking mode), with each individual locomotive in the locomotive group working with the same operating point power.

In einer beispielhaften Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung kommuniziert der Steueralgorithmus 540 diese Leistungseinstellung typischerweise an die fernen Lokomotivenverbände zur Implementierung, wenn eine Betriebspunktleistungsstufe für einen fernen Lokomotivenverband laut Empfehlung des Beförderungsplans gewünscht ist. Dasselbe gilt für das Bremsen. Beim Betrieb mit dezentraler Leistung kann das zuvor beschriebene Optimierungsproblem um zusätzliche Freiheitsgrade erweitert werden, indem jede der fernen Einheiten unabhängig von der Haupteinheit gesteuert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche Ziele oder Einschränkungen in Bezug auf die Kräfte im Zug in die Leistungsfunktion einbezogen werden können, vorausgesetzt, das Modell zur Wiedergabe der Kräfte im Zug ist ebenfalls enthalten. So kann der Gegenstand der Erfindung die Verwendung mehrerer Gashebel umfassen, um Kräfte im Zug sowie den Treibstoffverbrauch und Emissionen besser zu steuern. Bei einer solchen Ausführungsform verbessert der Fahrtoptimierungsalgorithmus, der Toleranzen für Niedertemperaturverbrennungsbedingungen integriert, die Gesamttreibstoffeffizienz, indem er beispielsweise Leistung vom Motor zu einer Lokomotive und gleichzeitig von den Batterien zu einer anderen Lokomotive liefert.In an exemplary embodiment of the subject of the invention, the control algorithm communicates 540 this power setting typically to the remote locomotive associations for implementation if an operating point performance level is desired for a remote locomotive association as recommended by the transportation plan. The same applies to braking. When operating with decentralized power, the optimization problem described above can be expanded by additional degrees of freedom, since each of the remote units can be controlled independently of the main unit. This has the advantage that additional goals or restrictions regarding the forces on the train can be included in the performance function, provided that the model for the representation of the forces on the train is also included. Thus, the subject matter of the invention may include the use of multiple throttle levers to better control train forces, fuel consumption and emissions. In such an embodiment, the cruise optimization algorithm that integrates tolerances for low temperature combustion conditions improves overall fuel efficiency by, for example, delivering power from the engine to one locomotive and simultaneously from the batteries to another locomotive.

Bei einem beispielhaften Zug, der einen Verband-Manager nutzt, kann die führende Lokomotive in einem Zugverband mit einer anderen Betriebspunktleistungseinstellung arbeiten als andere Lokomotiven dieses Verbandes. Die anderen Lokomotiven im Verband arbeiten mit der gleichen Betriebspunktleistungseinstellung. Der Gegenstand der Erfindung kann in Verbindung mit dem Verband-Manager genutzt werden, um Betriebspunktleistungseinstellungen und Befehle für regeneratives Bremsen für die Lokomotiven im Verband zu fordern. So wird beruhend auf dem Gegenstand der Erfindung und als Beispiel, da der Verband-Manager einen Lokomotivenverband in zwei Gruppen teilt, nämlich die führende Lokomotive und die nachlaufende Einheiten, der führenden Lokomotive befohlen, mit einer bestimmten Betriebspunktleistung zu arbeiten, und den nachlaufenden Lokomotiven wird befohlen, mit einer anderen bestimmten Betriebspunktleistung zu arbeiten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das dezentrale Leistungssteuerungselement das System und/oder die Vorrichtung sein, in dem diese Operation untergebracht ist.In an exemplary train using a train manager, the leading locomotive in a train set may operate with a different operating point power setting than other locomotives of that set. The other locomotives in the group work with the same operating point power setting. The subject of the invention can be used in conjunction with the Association Manager to request operating point power settings and commands for regenerative braking for the locomotives in the association. Thus, based on the subject matter of the invention and as an example, since the association manager divides a locomotive association into two groups, namely the leading locomotive and the trailing units, the leading locomotive is ordered to work with a certain operating point performance, and the trailing locomotives commanded to work with another particular operating point power. In an exemplary embodiment, the decentralized power control element may be the system and / or the device in which this operation is housed.

Ebenso kann bei der Verwendung eines Verband-Optimierers bei einem Lokomotivenverband der Steueralgorithmus 540 in Verbindung mit dem Verband-Optimierer verwendet werden, um die Betriebspunktleistung für jede Lokomotive im Lokomotivenverband zu ermitteln und so die insgesamt benötigte Nettoleistung bereitzustellen. Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein Beförderungsplan eine Einstellung der Betriebspunktleistung auf 4 für den Lokomotivenverband empfiehlt. Basierend auf dem Standort des Zuges wird der Verband-Optimierer diese Informationen nehmen und dann die Einstellung der Betriebspunktleistung für jede Lokomotive im Verband bestimmen. Bei dieser Implementierung wird die Effizienz der Einstellung der Betriebspunktleistungseinstellungen über die Kommunikationskanäle innerhalb des Zuges verbessert. Darüber hinaus kann, wie vorstehend erläutert, die Implementierung dieser Konfiguration mit Hilfe des dezentralen Steuerungssystems erfolgen. The control algorithm can also be used when using a dressing optimizer in a locomotive dressing 540 used in conjunction with the association optimizer to determine the operating point performance for each locomotive in the locomotive association and thus provide the total net power required. For example, suppose that a transportation plan recommends setting the operating point power to 4 for the locomotive association. Based on the location of the train, the association optimizer will take this information and then determine the operating point performance setting for each locomotive in the association. This implementation improves the efficiency of setting the operating point power settings over the communication channels within the train. In addition, as explained above, this configuration can be implemented using the decentralized control system.

Außerdem kann der hier beschriebene Algorithmus zur Optimierung der Fahrt in einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung den Motor für Zeiträume der Fahrt dazu zwingen, in weniger effizienten Modi zu arbeiten (wie z. B. eine Spitzenleistung des Verbrennungsmotors in Verbindung mit der Entnahme aus den Batterien). Dieser Betrieb kann dazu dienen, verlorene Zeit aufzuholen oder ein zusätzliches Beschleunigungsvermögen zu schaffen, das von den Verbrennungsmotoren allein nicht erreicht werden kann. In solchen Ausführungsformen kann es zwar zu kurzen Perioden mit verminderter Effizienz kommen, die Gesamteffizienz wird jedoch verbessert, da der Fahrt-Optimierer die kombinierten Effizienzen während der geplanten Fahrt voll berücksichtigt. In addition, the driving optimization algorithm described herein, in one embodiment of the subject of the invention, may force the motor to operate in less efficient modes (such as peak performance of the engine in connection with removal from the batteries) for periods of the drive ). This operation can serve to make up for lost time or to create an additional acceleration capability that cannot be achieved by internal combustion engines alone. In such embodiments, there may be short periods with reduced efficiency, but the overall efficiency is improved because the trip optimizer takes full account of the combined efficiencies during the planned trip.

Darüber hinaus kann der Steueralgorithmus, wie bereits erläutert, für kontinuierliche Korrekturen und Überarbeitungen eines bestehenden Beförderungsplans oder für die komplette Neuplanung im Hinblick darauf verwendet werden, wann der Zugverband welche Leistungsquelle nutzt, beruhend auf anstehenden interessierenden Dingen, wie z. B., aber nicht nur, Bahnübergänge, Steigungsänderungen, herannahende Gleisanschlüsse, sich nähernde Betriebshöfe und sich nähernde Tankstellen, wo jede Lokomotive im Verband eine andere Bremsoption erfordern kann. Wenn der Zug beispielsweise über einen Hügel kommt (in größerer Höhe und normalerweise bei niedrigerer Temperatur, mit möglichen Ausnahmen), kann die führende Lokomotive mit Leistung aus den Batterien versorgt werden, während die fernen Lokomotiven, die den Gipfel des Hügels noch nicht erreicht haben, in motorbetriebenen Zustand bleiben müssen und mit Leistung aus dem Motor versorgt werden müssen.In addition, the control algorithm, as already explained, can be used for continuous corrections and revisions of an existing transport plan or for the complete rescheduling with regard to when the train association uses which power source, based on pending things of interest, such as. B., but not only, level crossings, slope changes, approaching rail connections, approaching depots and approaching petrol stations, where each locomotive in the group may require a different braking option. For example, if the train comes over a hill (at a higher altitude and usually at a lower temperature, with possible exceptions), the leading locomotive can be powered by batteries, while the distant locomotives that have not yet reached the top of the hill, must remain in an engine-operated condition and must be supplied with power from the engine.

Ein technischer Beitrag zu dem offenbarten Verfahren und der offenbarten Vorrichtung besteht darin, dass er einen Computer, der so konfiguriert ist, dass er ein Hybridantriebssystem betreibt und auf ein Navigationsdatenbanksystem zugreift, sowie ein Verfahren zur Nutzung des Systems vorsieht.A technical contribution to the disclosed method and apparatus is that it provides a computer configured to operate a hybrid drive system and access a navigation database system and a method of using the system.

Nach einem Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein System zur Steuerung eines Hybridantriebssystems einen Computer, der so programmiert ist, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind. Der Computer ist ferner so programmiert, dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf bestimmt, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern, um in dem Hybridantriebssystem eine stabile Verbrennung bei niedriger Temperatur zu ermöglichen, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er mindestens eines aus: erster Energiequelle und/oder zweiter Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt, um mindestens eines aus: Leistungsbedarf und Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.In one aspect of the subject matter of the invention, a system for controlling a hybrid drive system includes a computer that is programmed to receive altitude and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source . The computer is also programmed to determine a power requirement and a torque requirement associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system, to create a transportation plan to control at least one of several performance parameters to operate in the hybrid drive system enable stable combustion at low temperature when the hybrid propulsion system is traveling along the predetermined route and that it preferably selects at least one of: first energy source and / or second energy source based on the transportation plan to at least one of: power requirement and torque requirement of the Deliver hybrid drive system.

Nach einem anderen Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebssystems das Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen einer vorgegebenen Route, die von dem Hybridantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zurückzulegen ist. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, das Erstellen eines Beförderungsplans, der mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern optimiert und eine stabile Niedertemperaturverbrennung in dem Hybridantriebssystem ermöglicht, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und das bevorzugte Wählen mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan, um mindestens eines von Leistungsbedarf und Drehmomentbedarf des zu liefern.According to another aspect of the subject matter of the invention, a method for controlling a hybrid drive system comprises obtaining altitude and terrain information of a predetermined route that has to be covered by the hybrid drive system, which comprises a first energy source and a second energy source. The method also includes determining a power requirement and a torque requirement associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system, creating a transportation plan that optimizes at least one of several performance parameters and enables stable, low temperature combustion in the hybrid drive system when appropriate the hybrid drive system moves along the predetermined route, and the preferred selection of at least one of: first energy source and second energy source based on the transportation schedule to provide at least one of the power and torque requirements of the.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt des Gegenstands der Erfindung umfasst ein Hybridantriebssystem eine Hybrid-Leistungsquelle, um Leistung zum Antrieb des Antriebssystems über eine Leistungsübertragungsleitung bereitzustellen, wobei die Hybrid-Leistungsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit der Leistungsübertragungsleitung, einer Batteriebank, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, einer Wahlvorrichtung und einem Computer gekoppelt ist. Die Wahlvorrichtung ist so angeordnet, dass der Elektromotor selektiv an die Leistungsübertragungsleitung gekoppelt ist. Der Computer ist so konfiguriert, dass er Höhen- und Geländeinformationen erhält, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, das eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind, und dass er einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf bestimmt, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind. Der Computer ist ferner so programmiert, dass er einen Beförderungsplan erstellt, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern und in dem Hybridantriebssystem eine stabile Verbrennung bei niedriger Temperatur zu ermöglichen, wenn sich das Hybridantriebssystem entlang der vorgegebenen Route fortbewegt, und dass er mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle auf der Grundlage des Beförderungsplans bevorzugt auswählt, um mindestens eines aus: Leistungsbedarf und Drehmomentbedarf zu liefern.According to yet another aspect of the subject matter of the invention, a hybrid drive system comprises a hybrid power source to provide power for driving the drive system via a power transmission line, the hybrid power source comprising an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine having the power transmission line, a battery bank, which is coupled to the electric motor, a voting device and a computer. The selector is arranged so that the electric motor is selectively coupled to the power transmission line. The computer is configured to receive elevation and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system, which includes a first energy source and a second energy source, and to determine a power requirement and a torque requirement corresponding to the predetermined route of the Hybrid drive system are assigned. The computer is also programmed to create a transportation plan to control at least one of several performance parameters and to enable stable, low-temperature combustion in the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route and to at least one out : preferably selects the first energy source and the second energy source based on the transportation plan to deliver at least one of: power and torque requirements.

Während der Gegenstand der Erfindung in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen detailliert beschrieben wurde, sollte es leicht nachvollziehbar sein, dass der Gegenstand der Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann der Gegenstand der Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Varianten, Änderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber dem Wesen und dem Umfang des Gegenstands der Erfindung entsprechen, aufzunehmen. Darüber hinaus sind zwar verschiedene Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung beschrieben worden, es versteht sich jedoch, dass Aspekte des Gegenstands der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Der Gegenstand der Erfindung wird demnach nicht durch die vorstehende Beschreibung, sondern nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.While the subject matter of the invention has been described in detail in connection with only a limited number of embodiments, it should be readily understood that the subject matter of the invention is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the subject matter of the invention may be modified to incorporate any number of variations, changes, substitutions, or equivalent arrangements that have not previously been described, but which correspond to the nature and scope of the subject matter of the invention. In addition, while various embodiments of the subject matter of the invention have been described, it should be understood that aspects of the subject matter of the invention may include only some of the described embodiments. The object of the invention is therefore not limited by the above description, but only by the scope of the appended claims.

Claims (46)

System zum Steuern eines Hybridantriebssystems, umfassend einen Computer, welcher programmiert ist, um: Höhen- und Geländeinformationen zu erhalten, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, welches eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind; Umgebungswetterinformationen, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, zu erhalten; einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, zu bestimmen; einen Beförderungsplan zu erstellen, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems bei Fortbewegen des Hybridantriebssystems entlang der vorgegebenen Route zu optimieren; und mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan bevorzugt zu wählen, um mindestens eines aus: dem Leistungsbedarf und dem Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern. A system for controlling a hybrid drive system, comprising a computer programmed to: Obtain altitude and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source; Obtain ambient weather information associated with the predetermined route of the hybrid drive system; determine a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system, which are assigned to the height and the terrain along the predetermined route of the hybrid drive system; create a transportation plan to optimize at least one of a plurality of performance parameters of the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route; and at least one of: first energy source and second energy source preferably to be selected based on the transportation plan in order to deliver at least one of: the power requirement and the torque requirement of the hybrid drive system. System nach Anspruch 1, wobei die Umgebungswetterinformation mindestens eines aus: aktueller Temperatur, vorhergesagter Temperatur, aktuellem Druck und vorhergesagtem Druck umfasst.System according to Claim 1 , wherein the ambient weather information comprises at least one of: current temperature, predicted temperature, current pressure and predicted pressure. System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Leistungsverhaltensparameter Verbrauch von Energie aus der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle als Funktion von Ausgangsleistung, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Fahrzeugtraktionsgetriebes und Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems umfasst.System according to Claim 1 , wherein the at least one performance parameter includes consumption of energy from the first energy source and the second energy source as a function of output power, locomotive performance data, performance behavior of the vehicle traction transmission and cooling properties of the hybrid drive system. System nach Anspruch 1, wobei der Computer programmiert ist, um den Beförderungsplan beruhend auf mindestens einer Zielfunktion zu erstellen.System according to Claim 1 wherein the computer is programmed to create the promotion plan based on at least one objective function. System nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Zielfunktion mindestens eines aus: einer Lebensdauer eines ersten Energiequellen-Nutzungssystems, einer Lebensdauer eines zweiten Energiequellen-Nutzungssystems, einem Ladezustand der Batterie, einer Fahrtzeit, einer maximalen Leistungseinstellung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung oder einer Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.System according to Claim 4 , wherein the at least one target function comprises at least one of: a service life of a first energy source use system, a service life of a second energy source use system, a state of charge of the battery, a driving time, a maximum power setting, a speed limit or an exhaust gas emission of the hybrid drive system. System nach Anspruch 1, wobei der Computer weiterhin veranlasst wird, den Beförderungsplan beruhend auf Umgebungswetterbedingungen, die während der Fahrt des Antriebssystems von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt auftreten, abzuändern.System according to Claim 1 wherein the computer is further caused to change the transportation schedule based on environmental weather conditions that occur during the drive system travel from a first point to a second point. System nach Anspruch 1, wobei der Computer konfiguriert ist, um die Höhen-, Gelände- und Umgebungswetterinformationen von einem Computer zu erhalten, der vom Hybridantriebssystem entfernt steht.System according to Claim 1 wherein the computer is configured to obtain altitude, terrain, and environmental weather information from a computer that is remote from the hybrid drive system. System nach Anspruch 1, wobei die erste Energiequelle ein Motor ist und die zweite Energiequelle eine Batteriebank ist.System according to Claim 1 , wherein the first energy source is a motor and the second energy source is a battery bank. System nach Anspruch 1, wobei das Hybridantriebssystem eine Lokomotive ist.System according to Claim 1 , the hybrid drive system being a locomotive. Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebssystems, umfassend: Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen einer von dem Hybridantriebssystem, welches eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zu fahrenden vorgegebenen Route; Erhalten von Umgebungswetterinformationen entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems; Bestimmen eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs des Hybridantriebssystems, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind; Erstellen eines Beförderungsplans, welcher mehrere Betriebsparameter des Hybridantriebssystems bei Fortbewegen des Hybridantriebssystems entlang der vorgegebenen Route optimiert; und bevorzugtes Wählen mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan, um mindestens eines aus: dem Leistungsbedarf und dem Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern. A method of controlling a hybrid drive system, comprising: obtaining height and terrain information of a predetermined route to be driven by the hybrid drive system, which includes a first energy source and a second energy source; Obtaining ambient weather information along the predetermined route of the hybrid drive system; Determining a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system that are associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system; Creation of a transport plan which optimizes several operating parameters of the hybrid drive system when the hybrid drive system is moving along the predetermined route; and preferentially selecting at least one of: first energy source and second energy source based on the transportation schedule to provide at least one of: the power and torque requirements of the hybrid drive system. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Umgebungswetterinformation mindestens eines aus: aktueller Temperatur, vorhergesagter Temperatur, aktuellem Druck und vorhergesagtem Druck umfasst.Procedure according to Claim 10 , wherein the ambient weather information comprises at least one of: current temperature, predicted temperature, current pressure and predicted pressure. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine Leistungsverhaltensparameter Verbrauch von Energie aus der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle als Funktion von Ausgangsleistung, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Fahrzeugtraktionsgetriebes und Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems umfasst.Procedure according to Claim 10 , wherein the at least one performance parameter includes consumption of energy from the first energy source and the second energy source as a function of output power, locomotive performance data, performance behavior of the vehicle traction transmission and cooling properties of the hybrid drive system. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erstellen des Beförderungsplans das Erstellen des Beförderungsplans beruhend auf mindestens einer Zielfunktion umfasst.Procedure according to Claim 11 , wherein the creation of the transportation plan comprises the creation of the transportation plan based on at least one objective function. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mindestens eine Zielfunktion mindestens eines aus: einer Lebensdauer eines ersten Energiequellen-Nutzungssystems, einer Lebensdauer eines zweiten Energiequellen-Nutzungssystems, einem Ladezustand der Batterie, einer Fahrtzeit, einer maximalen Leistungseinstellung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.Procedure according to Claim 13 , wherein the at least one target function comprises at least one of: a service life of a first energy source use system, a service life of a second energy source use system, a state of charge of the battery, a driving time, a maximum power setting, a speed limit and an exhaust gas emission of the hybrid drive system. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Steuern das Abändern des Beförderungsplans beruhend auf Umgebungswetterbedingungen, die während der Fahrt des Antriebssystems von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt auftreten, umfasst.Procedure according to Claim 10 wherein the controlling includes changing the transportation schedule based on ambient weather conditions that occur while the drive system is traveling from a first point to a second point. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen und das Erhalten der Umgebungswetterinformationen das Erhalten von einem Computer umfasst, der vom Hybridantriebssystem entfernt steht.Procedure according to Claim 10 wherein obtaining altitude and terrain information and obtaining the ambient weather information includes obtaining from a computer that is remote from the hybrid drive system. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Energiequelle ein Motor ist und die zweite Energiequelle eine Batteriebank ist.Procedure according to Claim 1 , wherein the first energy source is a motor and the second energy source is a battery bank. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Hybridantriebssystem eine Lokomotive ist.Procedure according to Claim 10 , the hybrid drive system being a locomotive. Antriebssystem, umfassend: eine Hybridleistungsquelle zum Bereitstellen von Leistung zum Antreiben des Antriebssystems über eine Leistungsübertragungsleitung, wobei die Hybridleistungsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit der Leistungsübertragungsleitung gekoppelt ist; eine mit dem Elektromotor gekoppelte Batteriebank; eine Wahlvorrichtung, die ausgelegt ist, um selektiv: den Elektromotor mit der Leistungsübertragungsleitung zu koppeln; und einen Computer, der konfiguriert ist, um: Höhen- und Geländeinformationen zu erhalten, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, welches eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zuaeordnet sind: Umgebungswetterinformationen, die der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, zu erhalten; einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, zu bestimmen; einen Beförderungsplan zu erstellen, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern des Hybridantriebssystems bei Fortbewegen des Hybridantriebssystems entlang der vorgegebenen Route zu optimieren; und mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan bevorzugt zu wählen, um mindestens eines aus: dem Leistungsbedarf und dem Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.Drive system comprising: a hybrid power source for providing power to drive the drive system via a power transmission line, the hybrid power source comprising an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine being coupled to the power transmission line; a battery bank coupled to the electric motor; a voting device that is designed to selectively: to couple the electric motor to the power transmission line; and a computer that is configured to: To obtain altitude and terrain information that is assigned to a predetermined route for the hybrid drive system, which comprises a first energy source and a second energy source: Obtain ambient weather information associated with the predetermined route of the hybrid drive system; determine a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system, which are assigned to the height and the terrain along the predetermined route of the hybrid drive system; create a transportation plan to optimize at least one of a plurality of performance parameters of the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route; and at least one of: first energy source and second energy source preferably to be selected based on the transportation plan, in order to deliver at least one of: the power requirement and the torque requirement of the hybrid drive system. Antriebssystem nach Anspruch 19, wobei die Umgebungswetterinformation mindestens eines aus: aktueller Temperatur, vorhergesagter Temperatur, aktuellem Druck und vorhergesagtem Druck umfasst.Drive system after Claim 19 , wherein the ambient weather information comprises at least one of: current temperature, predicted temperature, current pressure and predicted pressure. Antriebssystem nach Anspruch 19, wobei der mindestens eine Leistungsverhaltensparameter Verbrauch von Energie aus der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle als Funktion von Ausgangsleistung, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Fahrzeugtraktionsgetriebes und Kühlungseigenschaften des Hybridantriebssystems umfasst. Drive system after Claim 19 , wherein the at least one performance parameter includes consumption of energy from the first energy source and the second energy source as a function of output power, locomotive performance data, performance behavior of the vehicle traction transmission and cooling properties of the hybrid drive system. Antriebssystem nach Anspruch 19, wobei der Computer programmiert ist, um den Beförderungsplan beruhend auf mindestens einem von: einer Lebensdauer eines ersten Energiequellen-Nutzungssystems, einer Lebensdauer eines zweiten Energiequellen-Nutzungssystems, einem Ladezustand der Batterie, einer Fahrtzeit, einer maximalen Leistungseinstellung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Abgasemission des Hybridantriebssystems zu erstellen.Drive system after Claim 19 wherein the computer is programmed to generate the transportation schedule based on at least one of: a life of a first energy source usage system, a life of a second energy source usage system, a battery charge level, a travel time, a maximum power setting, a speed limit, and an exhaust gas emission from the To create a hybrid drive system. System zum Steuern eines Hybridantriebssystems, umfassend einen Computer, welcher programmiert ist, um: Höhen- und Geländeinformationen zu erhalten, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, welches eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind; einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, zu bestimmen; einen Beförderungsplan zu erstellen, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern und eine stabile Niedertemperaturverbrennung in dem Hybridantriebssystem bei Fortbewegen des Hybridantriebssystems entlang der vorgegebenen Route zu ermöglichen; und mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan bevorzugt zu wählen, um mindestens eines aus: dem Leistungsbedarf und dem Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.A system for controlling a hybrid drive system, comprising a computer programmed to: Obtain altitude and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source; determine a power requirement and a torque requirement of the hybrid drive system, which are assigned to the height and the terrain along the predetermined route of the hybrid drive system; create a transportation plan to control at least one of a plurality of performance parameters and to enable stable low temperature combustion in the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route; and at least one of: first energy source and second energy source preferably to be selected based on the transportation plan in order to deliver at least one of: the power requirement and the torque requirement of the hybrid drive system. System nach Anspruch 23, wobei die mehreren Leistungsverhaltensparameter mehrere Motorbetriebsbedingungen umfassen, welche Gesamtfahrtzeit, Treibstoffzufuhrrate und Motordrehzahl umfassen.System according to Claim 23 wherein the multiple performance parameters include multiple engine operating conditions, which include total travel time, fueling rate, and engine speed. System nach Anspruch 23, wobei die mehreren Leistungsverhaltensparameter mehrere Einlassbedingungen umfassen, welche Einlasszusammensetzung, Einlassdruck und Einlasstemperatur umfassen.System according to Claim 23 wherein the multiple performance parameters include multiple inlet conditions, including inlet composition, inlet pressure, and inlet temperature. System nach Anspruch 23, wobei der Computer programmiert ist, um den Beförderungsplan weiterhin beruhend auf mindestens einer Zielfunktion zu erstellen.System according to Claim 23 wherein the computer is programmed to continue to create the promotion plan based on at least one objective function. System nach Anspruch 26, wobei die mindestens eine Zielfunktion mindestens eines aus: einer ersten Rate von Leistungsabgabe von der ersten Energiequelle und einer zweiten Rate von Leistungsabgabe von der zweiten Energiequelle als Funktion von kombinierter Leistungsabgabe, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Fahrzeugtraktionsgetriebes, Kühleigenschaften des Hybridantriebssystems, Lebensdauer eines ersten Energiequellen-Nutzungssystems, Lebensdauer eines zweiten Energiequellen-Nutzungssystems, Ladezustand der Batterie, einer Gesamtfahrtzeit, einer maximalen Leistungseinstellung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.System according to Claim 26 , wherein the at least one target function comprises at least one of: a first rate of power output from the first energy source and a second rate of power output from the second energy source as a function of combined power output, locomotive performance data, performance behavior of the vehicle traction transmission, cooling properties of the hybrid drive system, service life of a first one Energy source usage system, lifetime of a second energy source usage system, battery charge level, a total travel time, a maximum power setting, a speed limit and an exhaust gas emission of the hybrid drive system. System nach Anspruch 23, wobei der Computer weiterhin veranlasst wird, den Beförderungsplan beruhend auf Schwankungen des Leistungsbedarfs und des Drehmomentbedarfs, die während der Fahrt des Fahrzeugs von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt auftreten, abzuändern.System according to Claim 23 , further causing the computer to change the transportation schedule based on fluctuations in power and torque requirements that occur while the vehicle is traveling from a first point to a second point. System nach Anspruch 23, wobei der Computer konfiguriert ist, um die Höhe, das Gelände zu erhalten und den Leistungsbedarf und den Drehmomentbedarf mithilfe eines Computers zu bestimmen, der vom Hybridantriebssystem entfernt steht.System according to Claim 23 wherein the computer is configured to maintain elevation, terrain, and power and torque requirements using a computer that is remote from the hybrid drive system. System nach Anspruch 23, wobei die erste Energiequelle ein Motor ist und die zweite Energiequelle eine Batteriebank ist.System according to Claim 23 , wherein the first energy source is a motor and the second energy source is a battery bank. System nach Anspruch 30, wobei die Batteriebank den Motor bei konstanten Einlassbedingungen bei mindestens einem von: konstanter Drehzahl und konstanter Leistung arbeiten lässt.System according to Claim 30 , the battery bank causing the engine to operate at constant in at at least one of: constant speed and constant power. System nach Anspruch 23, wobei das Hybridantriebssystem ein Lokomotivensystem ist.System according to Claim 23 , wherein the hybrid drive system is a locomotive system. Verfahren zum Steuern eines Hybridantriebssystems, umfassend: Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen einer von dem Hybridantriebssystem, welches eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zu fahrenden vorgegebenen Route; Bestimmen eines Leistungsbedarfs und eines Drehmomentbedarfs, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind; Erstellen eines Beförderungsplans, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern und eine stabile Niedertemperaturverbrennung in dem Hybridantriebssystem bei Fortbewegen des Hybridantriebssystems entlang der vorgegebenen Route zu ermöglichen; und bevorzugtes Wählen mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan, um mindestens eines aus: dem Leistungsbedarf und dem Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.A method of controlling a hybrid drive system comprising: Obtaining height and terrain information of a predetermined route to be driven by the hybrid drive system, which comprises a first energy source and a second energy source; Determining a power requirement and a torque requirement associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system; Creating a transportation plan to control at least one of a plurality of performance parameters and to enable stable low temperature combustion in the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route; and preferred selecting at least one of: first energy source and second energy source based on the transportation schedule to provide at least one of: the power requirement and the torque requirement of the hybrid drive system. System nach Anspruch 33, wobei die mehreren Leistungsverhaltensparameter mehrere Motorbetriebsbedingungen umfassen, welche Gesamtfahrtzeit, Treibstoffzufuhrrate und Motordrehzahl umfassen. System according to Claim 33 wherein the multiple performance parameters include multiple engine operating conditions, which include total travel time, fueling rate, and engine speed. System nach Anspruch 33, wobei die mehreren Leistungsverhaltensparameter mehrere Einlassbedingungen umfassen, welche Einlasszusammensetzung, Einlassdruck und Einlasstemperatur umfassen.System according to Claim 33 wherein the multiple performance parameters include multiple inlet conditions, including inlet composition, inlet pressure, and inlet temperature. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Erstellen des Beförderungsplans das Erstellen des Beförderungsplans beruhend auf mindestens einer Zielfunktion umfasst.Procedure according to Claim 33 , wherein the creation of the transportation plan comprises the creation of the transportation plan based on at least one objective function. Verfahren nach Anspruch 36, wobei die mindestens eine Zielfunktion mindestens eines aus: einer ersten Rate von Leistungsabgabe von der ersten Energiequelle und einer zweiten Rate von Leistungsabgabe von der zweiten Energiequelle als Funktion von kombinierter Leistungsabgabe, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Fahrzeugtraktionsgetriebes, Kühleigenschaften des Hybridantriebssystems, Lebensdauer eines ersten Energiequellen-Nutzungssystems, Lebensdauer eines zweiten Energiequellen-Nutzungssystems, Ladezustand der Batterie, einer Gesamtfahrtzeit, einer maximalen Leistungseinstellung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Abgasemission des Hybridantriebssystems umfasst.Procedure according to Claim 36 , wherein the at least one target function comprises at least one of: a first rate of power output from the first energy source and a second rate of power output from the second energy source as a function of combined power output, locomotive performance data, performance behavior of the vehicle traction transmission, cooling properties of the hybrid drive system, service life of a first one Energy source usage system, lifetime of a second energy source usage system, battery charge level, a total travel time, a maximum power setting, a speed limit and an exhaust gas emission of the hybrid drive system. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Steuern das Abändern des Beförderungsplans beruhend auf Schwankungen des Leistungsbedarfs und des Drehmomentbedarfs des Hybridantriebssystems, die während der Fahrt des Fahrzeugs von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt auftreten, umfasst.Procedure according to Claim 33 wherein the controlling includes changing the transportation schedule based on fluctuations in the power and torque requirements of the hybrid drive system that occur while the vehicle is traveling from a first point to a second point. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Erhalten von Höhen- und Geländeinformationen und das Bestimmen des Leistungsbedarfs und des Drehmomentbedarfs des Hybridantriebssystems das Erhalten und Bestimmen mithilfe eines Computers umfasst, der vom Hybridantriebssystem entfernt steht.Procedure according to Claim 33 wherein obtaining elevation and terrain information and determining the power and torque requirements of the hybrid drive system comprises obtaining and determining using a computer remote from the hybrid drive system. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die erste Energiequelle ein Motor ist und die zweite Energiequelle eine Batteriebank ist.Procedure according to Claim 33 , wherein the first energy source is a motor and the second energy source is a battery bank. System nach Anspruch 40, wobei die Batteriebank den Motor bei konstanten Einlassbedingungen bei mindestens einem von: konstanter Drehzahl und konstanter Leistung arbeiten lässt.System according to Claim 40 , the battery bank causing the engine to operate at constant in at at least one of: constant speed and constant power. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Hybridantriebssystem eine Lokomotive ist.Procedure according to Claim 33 , the hybrid drive system being a locomotive. Fahrzeug, umfassend: eine Hybridleistungsquelle zum Bereitstellen von Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs über eine Leistungsübertragungsleitung, wobei die Hybridleistungsquelle einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor mit der Leistungsübertragungsleitung gekoppelt ist; eine mit dem Elektromotor gekoppelte Batteriebank; eine Wahlvorrichtung, die ausgelegt ist, um selektiv: den Elektromotor mit der Leistungsübertragungsleitung zu koppeln; und einen Computer, der konfiguriert ist, um: Höhen- und Geländeinformationen zu erhalten, die einer vorgegebenen Route für das Hybridantriebssystem, welches eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle umfasst, zugeordnet sind; einen Leistungsbedarf und einen Drehmomentbedarf, die der Höhe und dem Gelände entlang der vorgegebenen Route des Hybridantriebssystems zugeordnet sind, zu bestimmen; einen Beförderungsplan zu erstellen, um mindestens einen von mehreren Leistungsverhaltensparametern zu steuern, um eine stabile Niedertemperaturverbrennung in dem Hybridantriebssystem bei Fortbewegen des Hybridantriebssystems entlang der vorgegebenen Route zu stabilisieren; und mindestens eines aus: erster Energiequelle und zweiter Energiequelle beruhend auf dem Beförderungsplan bevorzugt zu wählen, um mindestens eines aus: dem Leistungsbedarf und dem Drehmomentbedarf des Hybridantriebssystems zu liefern.Vehicle comprising: a hybrid power source for providing power to drive the vehicle via a power transmission line, the hybrid power source comprising an internal combustion engine and an electric motor, the internal combustion engine coupled to the power transmission line; a battery bank coupled to the electric motor; a voting device that is designed to selectively: to couple the electric motor to the power transmission line; and a computer that is configured to: Obtain altitude and terrain information associated with a predetermined route for the hybrid drive system that includes a first energy source and a second energy source; determine a power requirement and a torque requirement that are associated with the altitude and terrain along the predetermined route of the hybrid drive system; create a transportation plan to control at least one of a plurality of performance parameters to stabilize stable low temperature combustion in the hybrid drive system as the hybrid drive system travels along the predetermined route; and at least one of: first energy source and second energy source preferably to be selected based on the transportation plan in order to deliver at least one of: the power requirement and the torque requirement of the hybrid drive system. Fahrzeug nach Anspruch 43, wobei die mehreren Leistungsverhaltensparameter mehrere Motorbetriebsbedingungen umfassen, welche Gesamtfahrtzeit, Treibstoffzufuhrrate und Motordrehzahl umfassen.Vehicle after Claim 43 wherein the multiple performance parameters include multiple engine operating conditions, which include total travel time, fueling rate, and engine speed. Fahrzeug nach Anspruch 43, wobei die mehreren Leistungsverhaltensparameter mehrere Einlassbedingungen umfassen, welche Einlasszusammensetzung, Einlassdruck und Einlasstemperatur umfassen.Vehicle after Claim 43 wherein the multiple performance parameters include multiple inlet conditions, including inlet composition, inlet pressure, and inlet temperature. Fahrzeug nach Anspruch 43, wobei der Computer programmiert ist, um den Beförderungsplan beruhend auf mindestens einem aus: einer ersten Rate von Leistungsabgabe von der ersten Energiequelle und einer zweiten Rate von Leistungsabgabe von der zweiten Energiequelle als Funktion von kombinierter Leistungsabgabe, Lokomotiven-Leistungsdaten, Leistungsverhalten des Fahrzeugtraktionsgetriebes, Kühleigenschaften des Hybridantriebssystems, Lebensdauer eines ersten Energiequellen-Nutzungssystems, Lebensdauer eines zweiten Energiequellen-Nutzungssystems, Ladezustand der Batterie, einer Gesamtfahrtzeit, einer maximalen Leistungseinstellung, einer Geschwindigkeitsbegrenzung und einer Abgasemission des Hybridantriebssystems zu erstellen.Vehicle after Claim 43 wherein the computer is programmed to generate the transportation schedule based on at least one of: a first rate of power output from the first energy source and a second rate of power output from the second energy source as a function of combined power output, locomotive performance data, performance of the vehicle traction transmission, cooling properties of the hybrid drive system, service life of a first energy source use system, service life of a second energy source use system, state of charge of the battery, a total travel time, a maximum power setting, a speed limit and an exhaust gas emission of the hybrid drive system.
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