用于控制网络上车辆的能量需求的方法和系统的制作方法

用于控制网络上车辆的能量需求的方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种方法包括监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量。电能的可用量表示同时可被消耗而不超过电网能力的电能的量。该方法还包括监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，该路线的网络包括一个或多个沿路线延伸的导电路径，用于将电能从电网传送至电动车。该方法进一步包括控制电动车的移动，使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
【专利说明】用于控制网络上车辆的能量需求的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年5月6日提出的美国临时专利申请号为61/819，823的优先权，其名称为“用于控制网络上车辆的能量需求的方法和系统”(该823申请)。该823申请的全部内容通过参考结合于此。

【技术领域】
[0003]本文所描述的主题的实施例涉及电动车辆系统。其它实施例涉及行进在路线网络上的电动车辆系统。

【背景技术】
[0004]已知的车辆系统包括一个或多个动车或单元，并且在某些情况下，包括一个或多个非动车或单元，它们相互连接以沿路线行进。动车提供牵引力来驱动所述动车和非动车沿路线行进。
[0005]动车可通过一个或多个导电路径从非车载电源来为车辆提供电流而驱动，该导电路径沿行进的路线延伸。例如，路线(或至少其一部分)可包括导电路径，其是路线的一部分或其沿路线延伸且其提供电流给动车来驱动所述车辆。该导电路径可包括电气轨道，顶部悬链，等等。
[0006]沿路线驱动所述动车和非动车所需的牵引力可随行程而变化，由于各个参数在行程期间随位置和/或时间而变化。这些变化的参数可包括路线的曲率和/或坡度，车辆系统的速度限制和/或要求，等等。对于电驱车辆，其通过电能(如电流)驱动，该电能来自电网提供的电力路线的一部分，电驱车辆所需要(如牵引)的电量随所需要的牵引力的变化而变化。
[0007]目前，所有电驱车辆可在部分路线上被操作，所述路线提供给这些动车的电能受到电源容量的限制。各个动车需要在相同时刻来自相同电源或电站的电能，例如，可需要组合的电量，存在超过或可能超过电源容量的风险。超过该容量可导致供应给一个或多个动车的电能不足，从而导致一个或多个车辆停止。这种停止可导致传送延迟。
[0008]另外，其它相对于车辆的外部负载可能需要来自相同电源的电能，该电源也为动车供电。例如，城市，城镇等等可具有很多电力负载，其由同时为动车供电的相同的电源来提供电能。如果电源容量超过了牵引动车和其它负载的能量，可用的其它负载的电能就会不足，可导致断电。
[0009]上述问题的一个可能的解决方案是增加电源的容量，增加供应电能的导电路径的容量，和/或增加电源的数量。然而，这些解决方案包括巨大的财务成本且这些方案可能非母曰虫吊印贝。


【发明内容】

[0010]在实施例中，提供了一种方法(如控制网络上多个动车的能量需求)，其包括监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量。电能的可用量表示同时可被消耗而不超过电网能力的电能量。该方法还包括监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，该网络包括一个或多个沿路线延伸的导电路径，用于将电能从电网传送至电动车。该方法进一步包括控制电动车的移动，使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
[0011]在实施例中，提供了一种网络计划器系统，其包括电网监测设备和一个或多个处理器。该电网监测设备配置成监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量。电能的可用量表示可同时被消耗而不超过电网能力的电能的量。电网被配置成通过沿路线的网络延伸的一个或多个导电路径传送电能，多个电动车行进在导电路径上用于将电能传送给电动车以给电动车供电。一个或多个处理器被配置成与电网监测设备和电动车上的行程计划器系统进行通信以控制车辆的移动，从而使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
[0012]在实施例中，提供了一种网络计划器系统，包括电网监测设备、能量需求监测设备和一个或多个处理器。该电网监测设备配置成监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量。电能的可用量表示可同时被消耗而不超过电网能力的电能的量。能量需求监测设备配置成监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，路线的网络包括一个或多个沿路线延伸的导电路径，用于将电能从电网传送至电动车以对电动车供电。一个或多个处理器配置成控制电动车的移动，从而使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。一个或多个处理器配置成通过修改由行进在网络上的电动车提交的能量使用计划，或将车辆特定的各个电动车向电网需求的最大电能量传送给电动车中的至少一个来控制电动车的移动。
[0013]提供一种方法，其包括:
[0014]监测用于同时对一个或多个负载供电的电网上电能的可用量，电能的所述可用量表示同时可被消耗而不超过电网能力的电能的量；
[0015]监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，所述路线的网络包括一个或多个沿路线延伸的导电路径用于将所述电能从电网传送至所述电动车；以及
[0016]控制所述电动车的移动，使得所述电动车的所述电能需求不超过电网上电能的所述可用量。
[0017]在一个实施例中，监测所述电能需求包括监测各个电动车的能量使用计划，能量使用计划详细描述了各个电动车沿路线行进的电能需求，以及通过汇总在将来时间来自能量使用计划的电能需求而确定在将来时间的预计能量需求。
[0018]在一个实施例中，控制电动车的移动包括基于行程重新计划，附加其它电动车在网络上行进，或预计的能量需求在将来时间超过电能的可用量中的至少一个来修改能量使用计划；以及将修改的能量使用计划传送到行进在网络上的电动车。
[0019]在一个实施例中，能量使用计划提供用于路线选择，时间表，车辆结构，或移动特征的至少一个的指令，以由行进在网络上的电动车执行。
[0020]在一个实施例中，控制电动车的移动包括将车辆特定的最大电能量分配给在网络上行进的电动车，所述车辆特定的最大电能量通过各个电动车从电网需求。
[0021]在一个实施例中，基于分配给各个电动车的最大电能量，电动车生成各个电动车行进路线的能量使用计划。
[0022]在一个实施例中，监测电能的可用量包括监测电网上电能的可用量相对于时间的变化。
[0023]在一个实施例中，监测电能的可用量包括监测在一部分电网上电能的可用量，且控制由该部分电网供电的行进在路线的子网络上的电动车的移动，使得电能需求不超过该部分上电能的可用量。
[0024]在一个实施例中，控制电动车的移动包括创建网络能量消耗计划，网络能量消耗计划将能量消耗参数分配给行进在网络上的电动车以防止电动车超过电网上电能的可用量。
[0025]提供一种网络计划器系统，其包括:
[0026]电网监测设备，其配置成监测用于同时对一个或多个负载供电的电网上电能的可用量，电能的所述可用量表示可同时被消耗而不超过电网能力的电能的量；所述电网配置成通过沿多个电动车在其上行进的路线的网络延伸的一个或多个导电路径传送电能用于递送给电动车以对电动车供电，电动车具有车载行程计划器系统；
[0027]以及一个或多个处理器，其配置成与电网监测设备和电动车上的行程计划器系统进行通信以控制电动车的移动，使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
[0028]在一个实施例中，一个或多个处理器配置成创建网络能量消耗计划，其分配可通过行进在网络上的各个电动车需求的车辆特定的最大电能量，以防止电动车的电能需求超过电网上电能的可用量。
[0029]在一个实施例中，一个或多个处理器配置成创建网络能量消耗计划，其修改行进在网络上的一个或多个电动车的路线，时间表，车辆结构，或移动特征中的至少一个，以防止电动车的电能需求超过电网上电能的可用量。
[0030]在一个实施例中，移动特征包括如下中的至少一个:速度,加速度,位置,行进方向，使用再生制动为电网提供电能，或为了立即消耗使用替代能源而不是从电网汲取电能。[0031 ] 在一个实施例中，接收对路线，时间表，车辆结构，或移动特征中的至少一个的修改的一个或多个电动车自动地执行所述修改。
[0032]在一个实施例中，一个或多个处理器配置成接收来自行程计划器系统的由行程计划器系统创建的车辆特定的能量使用计划，其详细描述各个电动车沿路线行进的车辆特定的能量需求。
[0033]在一个实施例中，一个或多个处理器配置成基于行进在网络上的一个或多个电动车的行程重新计划，附加其它电动车在网络上行进，或预计的电动车的能量需求在将来时间超过在将来时间的电能的可用量中的至少一个来修改一个或多个能量使用计划。
[0034]在一个实施例中，一个或多个处理器配置成接收来自电动车上的行程计划器系统的至少一个计划路线的能量使用计划，用于各个电动车的提出的路线，当前能量需求，当前操作特征，或当前路线特征。
[0035]在一个实施例中，电动车是轨道车辆，且路线是轨道。
[0036]在一个实施例中，电网上用于对一个或多个负载供电的电能的可用量在峰能量使用时间期间比在非峰能量使用时间期间要少。
[0037]提供一种网络计划器系统，其包括:
[0038]电网监测设备，其配置成监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量，电能的可用量表示可同时被消耗而不超过电网能力的电能的量；
[0039]能量需求监测设备，其配置成监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，该路线的网络包括一个或多个沿路线延伸的导电路径，用于将电能从电网传送至电动车以对电动车供电；以及
[0040]一个或多个处理器，其配置成控制电动车的移动，使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量，其中，一个或多个处理器配置成通过修改由行进在网络上的电动车提交的能量使用计划，或将车辆特定的各个电动车向电网需求的最大电能量传送给电动车中的至少一个来控制电动车的移动。

【专利附图】

【附图说明】
[0041]本文所描述的主题可通过阅读接下来非限制性实施例的详细描述而得到更好地理解，参考附图，其中:
[0042]图1是根据实施例的车辆网络的示意图；
[0043]图2示出根据实施例的电驱车辆；
[0044]图3是根据实施例的网络计划器系统；
[0045]图4是示出在网络上的电车辆在一段时间内的能量使用计划的图表；
[0046]图5是根据实施例示出图4的在一段时间内的能量使用计划的图表；
[0047]图6是根据实施例修改的图4的能量使用计划的图表；
[0048]图7是根据实施例修改的图5的能量使用计划的图表；
[0049]图8是控制网络上车辆的电能需求的方法的一个实施例的流程图。

【具体实施方式】
[0050]前述
【发明内容】
以及接下来关于本发明主题的【具体实施方式】的详细描述，通过结合附图可以得到更好地理解。关于范围，附图示出各个实施例的功能模块的程序图，功能模块不需要表示硬件和/或电路之间的区分。因此，例如，一个或多个功能模块(例如，处理器或存储器)可以在一个单独的硬件(例如，通用的单处理器，微处理器，随机存储器，硬盘等等类似)中实施。相同地，程序可以是独立的程序，可以与操作系统中的子程序相结合，可以是安装的软件包中的功能等等类似。各个实施例不限于附图中所示的装置和手段。
[0051]本文中，叙述元件或步骤使用的单数且在之前冠以“一”应当理解为不排除复数个元件或步骤，除非这种排除有明确地表述。另外，本发明的提及的“一个实施例”不意于表示排除也包括引用的技术特征的其它实施例。而且，相反地，除非明确地表述，实施例“包括”，“包含”，或“具有”(及其各种形式)元件或多个元件，其具有特定的性能，可包括其它的不具有该生能的这种元件。
[0052]本文所述系统可包括或表示硬件和相关的指令(如存储在有形的和非暂时性的计算机可读存储介质如电脑硬盘，ROM，RAM等之上的软件，)，其执行本文所述的操作。硬件可包括电路，其包括和/或与一个或多个逻辑设备相连，如微处理器，处理器，控制器等。这些设备可以是现货供应的设备，其根据上述指令执行本文所描述的操作。另外或可选择地，一个或多个这些设备可以是用于执行这些操作的具有逻辑电路的硬连接电路。
[0053]本文中所使用的，术语“车辆系统”包括一个或多个车辆，其生成牵引力来沿路线行进。除非其它说明(如用作非动车)，术语“车辆”仅仅涉及动车，其提供牵引力沿路线推进车辆系统。术语“由......组成”可涉及一个或多个车辆的一组，其可机械地和/或逻辑地连接在一起沿路线行进。车辆系统可包括由一个组或两个组或多个组连接在一起。根据本文中的本发明主题的各个方面，组可以基于一个或多个下述内容限定:机械连接，其中车辆在组中机械地连接且至少在组中与其它车辆相邻；电连接，其中车辆电连接可以在车辆间传送电能；和/或操作/功能连接，其中多个车辆以协调方式受到控制，如分配动力操作的某些模式。如一个实施例中，上下文中的轨道车辆，机车组包括多个机械连接(且可能电连接)在一起的机车，其中每个机车相连且与组中的至少一个其它机车相邻。例如，一组车辆，或车辆组，可包括相互机械连接的，和/或通过一个或多个线路和/或无线连接进行通信的以共同控制该组中车辆的牵引力和/或制动力的两个或多个车辆。
[0054]尽管参考轨道车辆系统描述和示出所述一个或多个实施例，该轨道车辆系统包括火车，机车，和其它轨道车辆，不是所有的实施例都限制于此。例如，一个或多个实施例也可用于通常的车辆，如非高速车辆(如不预计为和/或不允许行进在公路上的车辆)，农用车，摩托车和其它传送车辆，和/或海上船只。
[0055]在分布式电力操作中，术语“弓丨导车辆”涉及车辆系统中的一个或多个车辆的控制操作，不需要表示在车辆系统的前端或车辆系统的引导端的车辆。例如，在火车中的引导机车可不设置在火车的前端。术语“远程车辆”涉及车辆系统中的除了引导车辆之外的车辆。例如，远程车辆可包括火车中受控于引导机车的机车。术语“远程”不需要在之间预定间距或距离。例如，远程车辆可直接与引导车辆相连。车辆系统可具有引导组，其包括机械连接于一个或多个远程车辆的引导车辆，且还可具有一个或多个远程组，其形成远程车辆的全部，位于车辆系统中的不同位置。有些车辆系统可具有在火车中的单独的车辆，其与其它车辆通过一个或多个非驱动车辆(如，轨道车辆系统中的货车或客车)间隔开。车辆组也可通过非驱动车辆间隔开。
[0056]图1是根据本发明实施例的车辆网络100的示意图。示出的车辆网络100可以是较大车辆网络的一部分。车辆网络100包括由路线103，路线104，路线105，路线106和路线107组成的多个路线102。优选地，车辆网络100可包括多于或少于5个路线103-107，如图1所示。某些路线102可以与网络100中的其它路线102交叉。例如，路线103与路线106和107相交，路线104与路线105和106相交，且路线105与路线104，106和107相交。多个车辆系统108可同时行进在路线102的网络100上。例如，如图1所示，车辆系统109沿路线103行进，车辆系统110沿路线106行进，车辆系统111沿路线104行进，车辆系统112沿路线105行进。尽管在图1中示出了四个车辆系统108，但是网络100可包括任意个车辆系统108。每个车辆系统108可包括一个或多个与其它动车和/或非动车或负载车辆(如不能提供动力但由于一个或多个目的而消耗电能的车辆)相连的动车。非动车可以配置为沿路线102载货和/或载人。每个车辆系统108沿车辆网络100中的一个或多个路线102在开始/起点位置和目标/终点位置之间的行程上行进。
[0057]路线102可包括一个或多个沿路线102延伸的导电路径114。导电路径114可从电源116传送电能。电源116可以是一个或多个电站，如煤电站，核电站，和/或天燃气电站。优选地，电源116可代表一个或多个其它能源，如再生能源(如，风能，水能，太阳能，地热能，和其它用于生成电流的能源)。这里使用的术语“电能”可涉及电流，电压，电功率(如瓦数)，等等。这里使用的术语“电流”涉及电能传送的速度，并且包括直流(如电压不变)和/或交流(如随时间变化的电压)。通过电源116沿导电路径114被传送的电能可形成至少一部分电网118。电网118把电能从电源116通过导电路径114分到一个或多个负载。优选地，电网118可通过不止一个电源116供电。
[0058]电网118具有电网能力，其表不用于同时对一个多或多负载供电的电网118上的电能的可用量。电网能力受到传送硬件的限制，如由导电路径114和/或提供电能的一个或多个电源116可传送的电能的可用量，一个或多个电源116具有受到燃料，电站大小等等限制的生产能力。术语“能力”涉及能量传送(如电流)的可用率，可用功率(如，瓦特数)，可用电压等等。
[0059]在一个实施例中，仅仅来自电网118需求电能的负载是加载于车辆系统108的负载。这样，电网能力表不为行进在网络100上的车辆系统108上的一个或多个负载供电的电能的可用量。可选择地，电网118可提供电能以对车辆系统108以及其它负载供电，如在城市，城镇，和/或乡村中的住宅负载，商业负载等等。这样，用于对车辆系统108上的负载供电的电网118上电能的可用量可减少，由于在不同时间其它负载需求的电量是变化的。例如，在一天的峰使用时间，如下午或傍晚，用于对车辆系统108供电的电能的可用量潜在地可较少，由于非车辆(如住宅)负载需求较大。
[0060]在这里所使用的，超过或透支电网上电能的可用量与超过电网能力是同义的，因为电能的可用量部分地由电网能力限定。例如，如果电网能力是50兆瓦(MW)且在时间仁需要的是30MW，然后，在时间tx电网上电能的可用量是20MW。如果车辆系统在时间tx需要25丽，该需求将超过电能的可用量(如25丽大于20MW)和电网能力(如25丽加上30丽等于55MW，其大于50MW)。因此，超过在电网上电能的可用量意味着超过了电网能力。这样，表达“超过电网上电能的可用量”和“超过电网能力”在这里可以互换使用。而且，“监测电网上电能的可用量”和“监测电网能力”在这里也可以互换使用。
[0061]在实施例中，车辆系统108中的电驱动车辆通过导电路径114从电网118中汲取电能。在这里使用的术语“汲取”涉及消耗由导电路径提供的电能的动作。在这里使用的术语“需求”更具体地涉及电动车在目前或将来需要(如需求的)电能的使用量或率。例如，电动车的电能的需求率与通过导电路径实际汲取的率可以是相同的或稍有不同的。
[0062]汲取的电能被用于对车辆系统108上的一个或多个负载供电，如生成驱动力的负载，压缩机负载，乘客负载等等。所有行进在网络100上的车辆系统，如车辆系统109-112，可在相同时刻从电网118上需要电能，其减去电网118上电能的可用量，约等于车辆系统108在该时刻累积汲取的电量。如果电源116不能满足车辆系统108的电能需求，一个或多个车辆系统108由于电能不足可能会沿路线102停止，这将会延迟多个其它的车辆系统108在受影响的路线上或在其周围。另外，如果电能的需求量同时超过了电网能力，在网络100上的多个路线102可能会产生断电，这样也会导致延迟。
[0063]在实施例中，行进在路线102的网络上的车辆系统108包括行进在轨迹的网络上的轨道车辆。例如，轨道车辆可包括一个或多个电力机车或机车组，其与一个或多个非电(如，柴油，汽油等)的机车和/或一个或多个非驱动轨道车辆，如客车和/或货车相连。另夕卜，导电路径114可包括电气轨道(如三个或四个轨道系统)和/或电缆吊索。
[0064]行进在网络100上的每个车辆系统108的电能需求表示被汲取以允许车辆系统108在行程期间沿路线102行进的电能的量(且被转化成功率)。例如，电力机车可需要超过6MW的功率或更多。在行程中在所有时刻需求的电能不是固定的，且行进在相同路线102上的两个不同车辆系统108也不是需要相同的电能的量。
[0065]车辆系统108的能量需求根据许多因素而变化，如路线的选择，车辆结构，以及移动特性。可能影响的能量需求的路线的特征包括路线的坡度，路线的弯曲度，天气情况(如风速和风向)，停止和起动的次数(如行程中的站数)，等等。例如，行进在路线105上的车辆系统112可能沿多坡的或山区行进，且其进入山区比车辆系统109行进在平地需要更多的电能。车辆结构特征包括车辆系统108中的动车和非动车的数量和形式，货物的类型和数量(如煤，乘客，货物等)，车辆系统108上的到场率或缺席率，车辆系统108的长度，动车相对于非动车的布置，等等。多个所列的影响重量的特征，以及车辆系统的重量分布。通常，车辆系统108随着重量的增加，电能的需求量也会增加。移动特性包括车辆系统108的速度和加速度，主动提供动力的电动车的数量，以及再生制动的使用和/或替代能源(如，柴油车，太阳电池板，等)来替代电网需要的电能量。通常，车辆系统108在速度越快，力口速度越大的情况下操作时，且使用更多的电动车时需要更多的电能需求，尽管再生制动和/或替代能源可减少电能需求。
[0066]网络100可进一步包括网络计划器系统120。网络计划器系统120可以不在车辆系统108上，如在发送站。在可选实施例中，网络计划器系统120可在网络100中的一个车辆系统108上。网络计划器系统120包括通信系统122。通信系统122可包括用于与行进在网络100上的车辆系统108进行无线通信的天线。在实施例中，网络计划器系统120可配置成监测网络100上的车辆系统108的能量需求。另外，网络计划器系统120可配置成控制网络100上的车辆系统108的能量需求以防止电动车汲取超过电网能力。
[0067]图2示出根据本发明实施例的电力驱动车200。电力驱动车200在本文还被称为电动车200，其可以是车辆系统108的一部分，如图1所示。电动车200沿路线202行进。尽管单独示出，但电动车200可以连接在其它动力车和/或非动力车之前和/或之后以限定车辆系统108。电动车200可配置成从导电路径204沿路线202吸引电能以对电动车200上的一个或多个负载供电，从而提供牵引力来推动车辆200和相同车辆系统中的其它车辆。电动车200包括驱动子系统224，其包括为驱动提供牵引力的一个或多个电机。导电路径204可与导电路径114相似(如图1所示)。如图2所示，导电路径204可以是现有技术已知的三个轨道或四个轨道系统。可选择地，导电路径204可在电动200之上和/或在其之旁作为电缆吊索。
[0068]电动车200可包括定位器元件206以确定电动车200的位置。定位器元件206可以是GPS传感器，或包括例如GPS传感器，视频确定，线路装置，射频自动射备识别(RF AEI)标签等的传感器系统。提供的无线通信系统208允许火车和/或远程位置如发送站之间进行通信。无线通信系统208可包括收发设备(未示出)，天线210，和相关的电路以允许非车载通信的传送和接收。通信可包括关于行进计划和站点的信息。电动车200还可包括路线特征元件212以提供关于路线的信息，包括坡度，海拔以及弯曲度信息。路线特征元件212可包括车载路线数据库214。数据库214存储关于之前行进的路线的信息，进行的目前的路线的信息，以及计划的将来的路线的信息，包括按不同路线发送的选择。另外，传感器216可被安装在电动车200上以检测车辆200来自电网上的当前能量汲取。另外，传感器216可检测车辆系统108 (如图1所示)的重量，电动车200的节气门调整，车辆200的速度，以及电动车200的功率，等等。
[0069]在实施例中，电动车200包括行程计划器系统218。该行程计划器系统218配置成说明关于当前的和/或计划的行程的各个输入信号，且生成行程计划。行程计划可指示或确定车辆系统中的不同电动车200的各个牵引力和/或制动力用于车辆系统的行程的不同部分或不同部件。例如，在分配功率车辆系统中，行程计划可包括在行程的各个部分对于车辆系统的引导车辆和远程车辆的不同的节气门调整和/或制动调整。例如，生成行程计划可以减少能量消耗(如从电网汲取的电能)且建立期望的行程时间，同时通过安全和调节限制而坚持。行程计划还会导致车辆200消耗较少的燃料/生成较少的排放，相比于在相同时间(或在相同时间段的相对较少的时间缓冲中，如整个行程时间的百分之一，百分之三，百分之五，或其它相对较少的百分比)沿相同路线行进至相同目的地的相同车辆，但以路线的限速(如轨迹速度)行进而言。
[0070]行程计划是基于行程简档的，其包括涉及如下的信息，电动车200，车辆系统，路线，包括路线延伸的地理情况，以及行程中的各个目标，如时间限制和限制的能量汲取/消耗。行程简档的信息可通过定位器元件206，路线特征元件212，路线数据库214，和/或传感器216收集。其它的信息可通过外部源收集，如在相同或不同车辆系统中的不同电动车上的传感器，以及从发送点和/或线路装置传送的消息。
[0071]行程简档可基于或包括，车辆数据，路线数据，行程数据，和/或更新的车辆数据，路线数据，和/或行程数据。车辆数据包括关于电动车200的信息和/或车辆系统上装载的货物的信息。例如，车辆数据可表示货物内容(如关于被运输的货物信息)和/或车辆信息(如模型数量，燃料效率，制造者，功率，等等关于电动车的和/或车辆系统中其它动力车和非动力车的)。路线数据包括关于车辆系统当前行进和/或将来行进的路线的信息。例如，路线数据可包括关于路线被破坏部分的位置的信息，其正在修补或在建设，路线的弯曲度和/或坡度，路线的GPS坐标，等等。行程数据包括车辆系统即将要开始的行程的信息。基于从起点到终点选择的行程，行程数据可例如包括在行程开始的出发站和/或在行程结束的终点站的站点信息，限制信息(如确定的工作区域和/或路线修补)，和/或运行/移动信息(如各个拥堵区域的速度/节气门限制，慢的次序，工作区域，等等)。
[0072]在可选择的实施例中，行程计划器系统218可以不位于电动车200上，如在出发点。在该选择的情况下，来自传感器216，定位器元件206，路线特征元件212，路线数据库214等等关于行程简档的输入信息，可通过无线通信系统208传送至非车载的行程计划器系统，其中所述信息被解释以生成行程计划，然后再被传送回电动车200。
[0073]行程计划器系统218进一步包括处理器220，其可操作地接收行程简档信息。通常，在各个实施例中，处理器220可包括处理电路，如一个或多个领域可编程门阵列(FPGA)，特定应用集成电路(ASIC)，或微处理器。处理器220在各个实施例中可配置成执行一个或多个算法以实施所述功能。一个或多个算法可包括所述实施例的方面，或者在流程图中详细描述，或作为方法的步骤详细描述。例如，处理器220可执行算法以解释接收到的信息并计算行程计划。行程计划可基于为电动车200沿路线行进的车辆行为的模型建立，其为根据简化了的假设的物理模型获得的非线性差分等式的方案。在实施例中，行程计划器系统218包括软件应用如由通用电器公司提供的行程优化软件应用，来控制行程中车辆系统中的电动车200的驱动操作。
[0074]电动车200可进一步包括控制器元件222。控制器222被配置成控制电动车200按其行程计划行进。控制器元件222优选地可以是行程计划器系统218的集成元件，如图2所示。在实施例中，控制器222使车辆自动地操作决定。例如，控制器222基于由行程计划指定的操作调节生成控制信号，其与车辆系统的电动车200的一个或多个驱动子系统224进行通信，以使得电动车200自动跟随行程计划的操作调节。可选择地，或另外地，控制信号可与一个或多个电动车200的车载输出设备进行通信，其中输出设备配置成通知被指定的操作调节的一个或多个车辆200的操作者。然后，操作者可手动执行指定的操作调节以跟随行程计划。
[0075]在实施例中，行程计划包括能量使用计划。能量使用计划详细描述了电动车200沿路线行进需求的电能。能量使用计划可以是行程计划的延伸。例如，当行程计划基于行程简档中确定的结果指示控制器222和/或操作者，如选择什么路线和/或什么速度行进时，能量使用计划计算电动车200在车辆系统中执行行程计划将要从电网中需要的电量。如行程计划一样，能量使用计划在行程计划器系统218中通过处理器220生成，如通过使用软件中的算法。也如行程计划一样，能量使用计划是一种对计划行程的计算估计，因为许多变量会影响行程中从电网中汲取的实际能量。
[0076]图3是根据实施例的网络计划器系统300。网络计划器系统300可以是图1示出的网络计划器系统120。网络计划器系统300包括通信系统302。通信系统302可包括收发器(未示出)，天线304，以及相关电路，其允许通信传送至在网络100 (图1所示)中行进的车辆系统108(图1所示)上的电动车或从其接收通信。通信可以使用无线电通信，W1-FI，微波信号等等进行无线传输。优选地，有线连接，如可使用宽带网络(WAN)，另外，或者作为替代，可使用通过天线304的无线通信。在实施例中，无线通信系统302被配置成接收来自网络100中的车辆系统108的行程计划，包括能量使用计划。例如，一旦电动车200(如图2所示)的行程计划器系统218(如图2所示)计算出计划的接下来行程的行程计划，行程计划被从通信系统208 (如图2所示)通过通信系统302通信到网络计划器系统300。优选地，通信系统302可被用于与非车载位置进行通信，如远程发送位置，线路装置，和/或各个网络100中的站点。另外，通信系统302可允许网络计划器系统300远程地与相邻路线的网络或相邻路线的子网络的网络计划器系统进行通信。
[0077]网络计划器系统300还包括电网监测设备306。电网监测设备306配置成监测在电网118(图1所示)上电能的可用量。电网监测设备306可包括传感器和/或其它装置以检测实时基础上的电压和/或电流。例如，如万用表，变压器，变流器等类似的装置可用于检测电网118操作情况。电网监测设备306可实时检测电网能力，这样网络计划器系统300可以追踪电网118上电能的可用量，其是车辆系统108行进在网络100 (均如图1所示)上需要的电量，而不会造成透支。可选择地，或另外地，电网监测设备306可接收来自电源的关于当前的电网能力测量的实时更新，该电源将电能供应给电网118，如电源116(图1所示)，或其它持续监测电网118的电源。电网监测设备306记录可用电能的更新或记录，如日志，以确定将来预计电能的可用量。例如，如果电网上电能的可用量在一周每天的中午在30MW加减2MW，这样第二天中午电能的预计可用量预计为至少28MW。
[0078]优选地，监测电能的可用量包括监测电网的特定部分的电能的可用量，可代替地或另外的，监测整个电网。在路线的子网络上行进的电动车由电网的部分驱动的移动受到控制，从而使得电能需求不会超过在该部分的电能的可用量。优选地，电网监测设备306可存储测量的和/或接收到的电网118操作情况的记录在内存(未示出)中和/或网络计划器系统300的存储器308中。存储器308可以是硬盘，服务器，⑶，DVD,闪存(如USB闪存)，软盘，随机存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，等等。优选地，网络计划器系统300可存储数据在外部存储设备(未示出)上，另外，或可替代地，存储器308。
[0079]网络计划器系统300进一步包括能量需求监测设备310。能量需求监测设备310配置成监测网络100上的车辆系统108 (均如图1所示)的能量需求。在实施例中，通过分析从网络100上的车辆系统108的电动车200 (如图2所示)接收到的能量使用计划，能量需求监测设备310监测能量需求，。例如，通过通信系统302接收到的能量使用计划，作为行程计划的一部分或作为单独的行程计划的延伸，被传送到能量需求监测设备310。能量需求监测设备310可配置成对能量使用计划进行求和或总计，从而计算特定时间和/或时间段在网络100上的电能需求。这里使用的，电能需求可涉及网络上的单个电动车的电能需求和/或多个电动车的累积电能需求。累积能量需求表示在特定时间车辆系统108行进在网络100上的来自电网的需要的总的电能。
[0080]因为能量使用计划可在行进在计划的行程之前计算，通过求能量使用计划的和计算的能量需求可表示在特定将来时刻预计的能量需求。例如，在时间X，能量需求监测设备310可具有能量使用计划详细描述对于单个的车辆系统108在时间X+1和X+10之间的预计的能量消耗。因此，能量需求监测设备310可被配置成计算在时间X+5的预计的能量需求，例如，通过总和在时间X+5接收到的能量需求计划中的单独的能量需求。进一步地，在范围X+1和X+10之间的预计的能量需求可被计算和优选地相对于时间绘图。然后预计的能量需求与在相同时刻或者经过相同时间范围预定的电网能力相比较，以确定是否存在超过电网能力的可能。
[0081]另外，能量需求监测设备310可配置成监测行进在网络100 (图1所示)上的车辆系统108(图1所示)中的电动车200(图2所示)的当前能量需求。例如，电动车200还可发送实时数据给网络计划器系统300，其由传感器216 (图2所示)收集，检测在操作时间当前能量需求和/或从电网汲取的当前能量。例如，电动车200可配置成定时地传送实时能量需求数据给网络计划器系统300，如每10秒，每分钟，或每5分钟。能量需求监测设备310可被配置成接收来自所有当前行进在网络100上的电动车200的当前能量需求，以及汇总数据以确定当前的或实际的电能需求。实际电能需求超过电网能力可导致一个或多个电动车200停止，从而导致电动车200沿路线202(图2所示)的延迟和/或引导路径204(图2所示)潜在的电子元件的损坏。为了避免发生这种情况，网络计划器系统300被配置成控制电动车200的移动以防止累积能量需求超过电网118(图1所示)上的可用电量，接下来对其进行详细描述。
[0082]在实施例中，能量需求监测设备310配置成比较在一个时刻测量的实际电能需求和在同一时刻预计的能量需求，从而确定是否基于接收的能量使用计划的预计的能量需求是在相同时刻将来能量使用的精确预期。例如，假设上面所述的，基于在当前时刻X接收的能量使用计划，其关于在将来时刻x+1和X+10之间的每个车辆200 (图2所示)使用的预计能量，能量需求监测设备310可计算在具体的将来时间X+5的预计的能量需求。假设的时间单位可以是秒，分钟，或小时。在X+5时间后，基于在单独的车辆200上来自传感器216 (图2所示)接收到的实时信息，能量需求监测设备310可计算在时间X+5的实际电能需求。在时间X+5的实际电能需求应当相当接近于在那一时刻预计的能量需求，这样网络计划器系统300可使用预计的能量需求来作出未来时间在网络100上关于能量消耗的决定。
[0083]上述决定可包括，例如，是否减少将来的能量消耗以防止累积的能量需求超过电网能力。如果实际的电能需求基本上大于或小于预计能量需求，网络计划器系统300可进行调节。另外，比较累积的能量需求，能量需求监测设备310可被配置成车与车基础上相对于实际能量需求比较预计的能量需求，以确定是否一个或多个电动车的能量使用计划是不精确的且行程计划器系统218(图2所示)需要调整。调整可包括校准一个或多个传感器216，计算单独的能量使用计划的一个或多个行程计划器系统218，和/或确定累积的能量使用计划的网络计划器系统300。
[0084]网络计划器系统300进一步包括至少一个处理器312。处理器312处理通过网络计划器系统300的各个输入接收到的数据，如通信系统302和各个与输入/输出(I/O)设备314可操作地连接的各个输入。例如，I/O设备314可接收来自用户设备的输入，如键盘，鼠标，手提设备(电话，写字板，PDA等)，和/或在显示设备上的图形用户界面。处理器312可包括或可以是微处理器的元件，控制网络计划器系统300的功能。算法可在处理器312内运行以解释接收到的信息且作为输出提供结果。例如，结果可以是作为操作指令的输出，其与电动车200(图2所示)通过使用通信系统302进行通信。另外，结果可以是作为图表，图形和/或其它用于网络计划器系统300的操作者的用户显示器上显示的指示。优选地，结果可存储在存储器308中或发送到外部存储设备。
[0085]在实施例中，网络计划器系统300的处理器312被配置成与一个或多个电动车200 (图2所示)上的行程计划器系统218 (图2所示)进行通信以控制电动车200的移动，从而使得电动车200的电能需求不超过电网上的可用电能量。一方面，网络控制系统300的处理器312控制电动车200的移动，通过分配网络100(图1所示)上每个电动车200可沿行程在一次或多次可以消耗的电能最大量。电动车200的移动可被控制，因为行程计划器系统218必须设定行程计划，不需要大于分配的最大电能量。分配给每个电动车200的最大电能量可基于在电网上在该时刻监测的可用电量，该时刻行进在网络100的电动车200的数量，和/或通过网络计划器系统300接收到的，通过一个或多个处理器312处理的每个车辆200的单独的行程计划和能量使用计划来确定。确定最大电能量，从而使得消耗指定最大电能量的所有电动车200在该时刻不会超过电网能力。
[0086]例如，通过具有一个或多个电动车200(图2所示)的车辆系统108(图1所示)在网络100 (图1所示)上的行程的计划期间，处理器312控制通信系统302以为行程发送车辆系统108的可用能量。可用能量可以基于行进在网络100上的车辆系统108的数量和/或其能量使用计划来确定。在实施例中，所有车辆系统108在同一时刻被分配相同的电能量。因此，如果电网能力为100MW，且有25个车辆系统108行进在网络100上，每个车辆系统将分配的最大电能量不大于4MW。
[0087]可选择地，在另外的实施例中，网络计划器系统300的处理器312动态地分配最大的电能消耗量，其可基于接收到的车辆200的行程计划/能量使用计划而不同。例如，如果在时刻X+5，第一车辆系统的行程计划具有运有10，000吨煤的爬斜坡的第一车辆，第一车辆系统的电动车将通常在时刻X+5比其沿平坦或下坡行进或甚至可能是在中转站停止的第二车辆系统在相同时刻需要更大的电能。这样，网络计划器系统300的处理器312将动态地分配第一车辆系统具有的电能量在X+5时刻比第二车辆系统分配的量要大。因此，分配给每个电动车200的电能量可能不等于行进在网络上的所有电动车200的量。另外，分配的电量可基于时间变化，例如，在时间X+10，第二车辆系统可能被分配比第一车辆系统更大的电能量。因此，通过监测行程计划和能量使用计划，网络计划器系统300可提供分配的电能量给车辆200，其适应于车辆200的特定行程情况。
[0088]在实施例中，行进在网络100上的电动车在具体时间分配的电量可以通过网络计划器系统300的处理器312在网络能量消耗计划中提出。网络能量消耗计划可提供上述的分配能量信息。例如，能量消耗计划可与在网络100上的单独的电动车200交流能量消耗参数，以在行程过程中在各个时间通知被分配给每个车辆200最大电量的每个车辆200 (如车辆的控制器或操作者)。优选地，网络能量消耗计划还可包括整个时间段关于估计电网能力的信息，以及在该时间段车辆200预计的能量需求。网络计划器系统300的处理器312可被配置成显示网络能量消耗计划为报表或各个图表和图形给网络计划器系统300附近的用户或通过网络(如因特网)提供给远程用户。因为网络计划器系统300可被配置成接收监测信息的实时更新，网络能量消耗计划还可被配置成持续地或定时地自动更新以显示最新的如关于网络容量的信息和实际的能量需求。
[0089]在实施例中，新的电动车200将行进在网络100的行程中，与网络计划器系统300交流这些内容，且处理器312控制通信系统302以响应地传送行程分配的能量。行程分配的能量可通过在电网上的可用电能量减去累积的已知的在相同时间在网络100的行程中的电动车200的能量需求而确定。例如，通过这种确定分配的电能量不能提供足够的能量给新的电动车200以满足其在行程计划中大致的行程目标，处理器312可能重新计算分配的电能量给所有车辆200，以减少累积的能量需求以适应将在网络100上行进的附加的新的电动车200。重新计划的分配可在更新的网络能量消耗计划中记录。因此，在实施例中，每个时期网络计划器系统300接收一个或多个新的行程计划，处理器312可修改之前分配给其它行进在网络100上的车辆200的电能量，以适应附加的电动车200，从而防止电能需求超过电网能力。
[0090]另外，网络计划器系统300的处理器312可被配置成每个时期对车辆200作出相似的修改以完成其在网络上的行程和/或每个时期为已行进在网络100上的车辆200形成行程预计划。行程预计划是更新的行程计划，其可以是基于各个条件的，如需要重新计划的行程或错误的计算，其导致不精确的行程计划和/或能量使用计划。甚至，处理器312可能修改车辆200的分配的能量，只要被计算的预计的能量需要超过在电网上的阈值可用电量。例如，目前正行进在网络100中的车辆200可接收实时更新以限制功率消耗来避免透支电网能力。对网络计划器系统300和/或行程计划器系统218(图2所示)可作出的各种修改在接下来进行详细描述。
[0091]图4是示出在网络上电动车经过一段时间后的能量使用计划的图表400。电动车可以是电动车200(图2所示)，且网络可以是路线102的网络100 (均图2所示)。图表绘制为能量相对于时间，其中示出车辆200的功率消耗(如，P = E/t，其中消耗的功率量等于曲线的面积)。时间轴标以t1; t2，&等，尽管坐标是象征性的，如分钟或小时，包括分钟或小时的组(如t2可以是ti后的30分钟)。能量轴标以E1,E2,E3等，尽管坐标是象征性的，例如千焦或兆焦，包括千焦或兆焦的组(如E1可以是10兆焦且E2可以是20兆焦)。在图表400中，四个能量使用计划被绘制为402，404，406，和408。每个能量使用计划表示时间段的预期能量使用，其用于在所示时间期间内行进在网络上在行程中的包括一个或多个电动车200的单独的车辆系统。例如，每个能量使用计划402-408可分别与图1所示的车辆系统109，110，111，和112之一相对应。能量使用计划可以作为行程计划的一部分计算。
[0092]如图表400所示，能量使用计划不是相同的，其是随行程时间表，车辆结构，路线，移动特征和类似的影响在不同时间需要的电能量而变化的。例如，在时间h，仅仅通过能量使用计划402和406表示的车辆系统是主动从电网需要能量的，这可能表示通过能量使用计划404和408表示的车辆还没开始他们的计划行程。在时间t3，能量使用计划402预计最高的能量需求，然后是计划404，计划408，最后是计划406。能量使用计划402可能比其它计划较高的能量使用，因为例如，车辆系统结构包括电动车200拖有具有最大重量的负载，其要求更大的功率来推进。例如，能量使用计划402可以是运煤的火车，具有超过一英里长，能量使用计划408可以是具有15或更少的乘客车的客运火车。在其它实施例中，通过计划402在时间t3周围表示的车辆系统的路线位置可以具有车辆系统，其正在爬斜坡，可以解释需要更大的功率。另外，计划402的较高的能量需求可以表示车辆系统正在以比其它车辆系统更高的速度在行进，为了较紧的时间表。即使沿一个能量使用计划，所述能量需求可以随时间进行调节。例如，能量需求可基于如下情况而减少，减至较低的速度，沿下坡行进(或斜坡后沿平坦路面)和/或采用替代能源如再生制动或柴油动力车辆来代替至少部分需要驱动车辆系统的电能。
[0093]在实施例中，能量使用计划与网络计划器系统300(图3所示)进行通信，且网络计划器系统300的处理器312解释能量使用计划和确定网络上车辆系统的预计能量需求410。预计能量需求410可通过汇总或求和每个电动车每次的能量需求而计算，如在能量使用计划中所述。预计能量需求410被绘制在图表400上而且还有电网上的电能的可用量412。可用电量412可通过网络计划器系统300的电网监测设备306进行检测。如果检测的在电网上的电能的可用量412相对固定，网络计划器系统300的处理器312可适当地绘制其将在将来图400中所示的时间段内保持固定(如能量线Eltl)。图4表示了通过网络计划器系统300的处理器312进行的处理步骤，但是图表400或类似图表可优选地显示在网络计划器系统300的操作者的显示器上以观察。
[0094]如图4的图表400所示,在时间t2至t4,以及在t6后，预计能量需求410超过电网上电能的可用量412。如果在网络上的电动车在这些时刻实际汲取这些电能级，就存在透支电网的危险，会导致功率不足和/或车辆停止。
[0095]图5是根据实施例示出的表示在一段时间内网络上电动车的能量使用计划402408的图表500。图表500示出与图表400相同的能量使用计划402408和预计的能量使用410。在实施例中，在电网上的电能的可用量502可不是固定值，且随时间是波动的。例如，能源不产生固定和相同的电能供应给电网。在其它实施例中，电网不是关闭的网络格，其仅供应电能给网络上的电动车。在电网上的电能可用于驱动其它负载，如家用，商用和工业用，等等，另外在特定时间比其它时间，驱动电动车以及其它负载可需求更多的电能。例如，在电网上的电能的可用量502可在每天的高峰能量使用时间减少，然后在非高峰能量使用时间增加。因此，如图表500中所示，电能的可用量502可随时间过程在Eltl上下波动。因此，与图4的图表400进行比较，图表500中的预计能量使用很快(如在t2之前)超过电能的可用量502，但在时间t5和t6也存在较多的电能可用量。
[0096]图6是示出根据实施例修改的图4的能量使用计划402-408的图表600。再参考图4,在从时间t2至t4,且在t6后，预计能量需求410超过电网上的可用电能412,其可能透支电网能力。相应地，网络计划器系统300(图3所示)的处理器312可被配置成修改一个或多个行进在网络上的电动车的能量使用计划，以减少预计的电能需求至可用电能阈值412之下。通过改变选择的至少一个路线，行程的时间表，车辆结构，以及移动特征，网络计划器系统300的处理器312可修改计划行程的能量使用计划。应当注意到，所列的行程特征典型地被描述在行程计划中。因此，能量使用计划可通过修改行程计划而进行修改，影响行程中的能量使用的方式。
[0097]例如，在图6中通过改变行程的时间表修改能量使用计划408。更具体地，代替在时间t2开始行程，行程被向前移动至在h开始，且终点在更早的t4而不是t6。除了改变出发时间，能量使用计划408的轮廓没有修改，意味着在行程期间能量使用保持相同。通过计划408表示的改变行程起始时间的一个原因是利用时间h和t2之间的在电网上不使用的可用能量(如在曲线412之下和在曲线410之上的区域)，如图4的图表400所示，同时减少时间h周围将使用的电能。
[0098]能量使用计划402在图6的图表600中已修改。在图表600中修改的能量使用计划402从时间、至〖4需要来自电网的较少的电能，相比于图4的图表400所示的原来的计划402。减少电能需求可通过多种方式实现。例如,在时间‘和h，电动车可以根据修改的能量使用计划402，以较低的速度使用较少的能量行进。可选择地，或另外的，车辆结构也可以进行修改，车辆系统使用较小或较大燃料效率的电动车，货车厢的数量和类型可以改变以减少重量，和/或可以修改车辆布置，如相对于其它车辆改变电动车的间距。在^，为了加速或在斜坡上保持相同速度，而不增加电能需求，例如，修改的计划402可能需要较少的电能，通过依赖其它的电源。一个可能的电源可以驱动车辆系统中的一个或多个柴油动力车辆来提供牵引力，以代替一些或所有电动车的能量需求。因此，在时间h和t3，例如，车辆系统可实际消耗相同或较多的净能量以满足操作需求，尽管由于其它能源的使用，电能需求可大大地减少。其它替代能源可以是使用存储的电能，如通过再生制动生成的电能，和存储在车辆系统中的电能存储设备中的电能。使用替代能源以满足功率需求可减少预计能量需求410。
[0099]在图6的图表600中，能量使用计划404也已经修改，尽管对图4的图表400示出的原来的计划404的变化不大。例如从时间t3至时间t6,比原来的计划404,修改的计划404预计更大的电能需求，但在时间t6后，马上需要较少的能量。使用修改的计划404，在整个时间段(表示为图表600上曲线404之下的区域)需要的电能可保持相对固定，但在行程的早期执行较多的工作(如需要更多的能量)，执行能量使用计划404的车辆系统将在时间t6后使用较少的能量，其在图表400上的一个位置，能量需求410超过可用能量412。重新安排沿行程的工作负载的一个方法可以是改变路线，如通过使用不同的路线来从出发点到目的地。例如，修改的计划404可指示车辆系统在行程的第一半沿山坡和/或山区的路线行进，但沿行程的第二半通常巡航下坡，其需要比不同的路线更少的电能。
[0100]能量使用计划406在图表600中与图4的图表400示出的原来的计划406没有修改。如所述，网络计划器系统300(图3所示)的处理器312可修改一个或多个能量使用计划，但不需要修改行进在网络中的所有车辆的所有计划，只要修改的计划产生的预计能量需求410不超过表示电电网上可用能量412的阈值。更新的预计能量需求410，其通过汇总在每个时期的各个电能需求而计算，在图表600中示出。在上述时间段，更新的预计能量需求410在可用能量412之下。因此，如果行进在网络上的车辆系统执行修改的能量使用计划402-408，将不会存在透支电电网的危险。
[0101]图7是示出根据实施例修改的图5的能量使用计划402408的图表700。图表700示出修改的能量使用计划402-408，其修改以防止预计的能量需求410超过电网上电能的可用量502，其在整个时期是波动的。因为电能的可用量502波动，网络计划器系统300 (图3所示)可配置成监测时间段内的电网能力，为了计算合理的在接下来时间段内的预计可用量502，如图7所示的时间段。电网能力上的电能的可用量502可能在每天随时间与昨天相似的方式波动，如高峰能量使用时间在一天的特定时间。例如，网络计划器系统300可每天监测当前的或实际的电网能力，且如果能量的可用量502每天相同方式波动在某个误差百分比内，然后网络计划器系统300可能做出在将来的时间段，精确度在计算的误差百分比内的合理的预计可用量502。例如，如果监测的和记录的可用电能量502每天以相同方式在1MW内波动，这样网络计划器系统300可被配置成防止网络上车辆系统的预计能量需求在任何一个时期在电网上电能的预计可用量502的1MW范围之内。
[0102]图7的图表700示出的预计能量需求410与图6的图表600示出的预计能量需求410相似，两者均是修改能量使用计划的结果。然而，在图表7中，能量使用计划404在时间t3和t4之间需要较少的电能，而且计划402在时间t4和t5之间需要较少的电能以防止在这些时间期间预计能量需求410超过降低的电能可用量502。另外，在时间t5和t7之间，计划404和402均可包括指令需要更多的电能，图表600中的各个计划为了利用在该时间段在电网上的电能的额外可用量502。在时间&和&之间在预计能量需求410的曲线之下的增加的区域反映修改的计划404和402。
[0103]当网络计划器系统300 (图3所示)的处理器312修改能量使用计划时，修改的能量使用计划和/或相关的行程计划可能形成网络能量消耗计划。网络能量消耗计划详细描述了行进在网络中电动车的电能需求，并且防止累积的电能需求超过可能透支电网能力的电能的可用量。处理器312 (图3所示)可控制通信系统302 (图3所示)以将修改的能量使用计划传送回相应的电动车，从而执行电动车中的行程计划器系统。修改的能量使用计划可以在网络计划器系统300上的通信系统302和独立的电动车200 (均如图2所示)上的通信系统208之间进行无线通信。修改的能量使用计划可包括整个修改的行程计划，其详细描述了行程指示，如路线，时间，操作情况等。一旦接收到修改的能量使用计划，电动车200可配置成自动地执行行程指令，或通过操作者的干涉。
[0104]上述能量使用计划和修改的能量使用计划详细描述了具体的操作特征，所述操作特征基于行进在网络上的其它电动车的预计的能量使用效率和预计的电能需求在将来的行程中而执行。在某些情况下，网络计划器系统300的处理器312例如由于时间限制不能修改每个能量使用计划。可选择地，网络计划器系统300的处理器312可配置成传送指令以限制电动车的功率消耗，而不详细描述接下来的相应计划。例如，这种指令可以与行进在网络上的每个电动车进行通信，在一个或多个具体时期可能需要的电动车的最大量。例如，上述量大量可基于监测的电网能力和网络上电动车的数量来分配。该指令优选地可包括分配的电能量，其通过在电动车上的行程计划器系统接收，并且行程计划器系统可自动地计算修改的能量使用计划，其减少在分配的能量需求限制内的行程和/或停留期间需要的电能。网络计划器系统300可发送指令给限制功率消耗，例如，当能量使用计划已经低估实际电能时，其将被需要和要求行程重新计划，当其它车辆系统已经附加到网络中，在其它的车辆系统已经开始其行程后，当更新的数据表示电能需求将超过电网能力时，等等。
[0105]图8是控制网络上车辆的电能需求的方法800的一个实施例的流程图。方法800可至少部分地通过图3所示的和本文所述的网络计划器系统300来执行。方法800与图1所示的路线的网络100相结合来进行描述。在802，检测电网118的容量。该电网能力可表示在电网118上的电能可用量，其通过行进在网络100上的车辆系统108内的电动车所需求。电网能力通过测量电网118上的电压和电流的至少一个来检测。优选地，电网能力可通过与电源的通信或追踪网络容量的其它参考进行通信而被检测。
[0106]在804，检测行进在电网118上的车辆系统108的能量需求。能量需求可以是行进在电网118上的车辆系统108在一个或多个时刻需要的总的电能。电能需求可通过汇总或求和车辆系统108内的各个电动车的电能需求而确定。例如,预计的电能需求可利用各个能量使用计划确定，其详细描述了行进上网络100的行程上的各个车辆系统108的预计能量使用。另外，需求的实际电能(如汲取的)可通过接收车辆系统的实际更新来确定，其详细描述了在车辆与车辆之间网络118的当前电能需求。
[0107]在806，确定是否能量需求超过电网能力。需要的电能量超过电网188上的可用的电能量会导致电网118内的功率中断或至少一部分中断,和/或导致车辆系统108中的电动车停止，从而导致延迟，这样就会影响车辆系统108的整个网络。能量需求可以是将来时间或时间段的预计的能量需求，且电网能力可以是在相同时间或时间段的预计的电网能力。如果能量需求超过电网能力，就进入方法800的810。
[0108]在810，修改一个或多个能量使用计划以减少行进在网络100上的车辆系统108的或将需要的电能量以使其保持在电网118电能的可用量的水平之内。能量使用计划可通过配置成控制电动车移动的网络计划器系统300中的一个或多个处理器312修改，从而使得电动车的能量需求不超过电网上电能的可用量。网络计划器系统300可发出网络能量消耗计划，其为网络100上的至少一些电动车修改各个能量使用计划。修改的能量使用计划可以与电动车进行通信，其在行程上行进的同时执行能量使用计划。修改的能量使用计划可包括修改的路线，时间表，车辆结构，操作指令，等等，其可形成行程计划的一部分。可选择地，或另外地，修改能量使用计划，网络能量消耗计划可分配最大的电能量，其可以是通过网络100上的每个电动车同时或多个具体时期中电网118需要的电能量。分配的最大量可以被传送给电动车，且电动车上的行程计划器系统可修改能量使用计划和/或车辆与车辆基础的行程计划，以保持在分配的能量参数内。在修改计划后，防止能量需求超过电网能力，方法800重新回到802且重复方法800。
[0109]再次参考806，如果确定的能量需求没有超过电网能力，则进入方法800的808。在808，由于确定没有超过电网能力的风险，因此执行能量计划。能量计划可以是各个电动车上的行程计划器系统确定的能量使用计划和/或通过网络计划器系统300确定的网络能量消耗计划。执行计划包括与各个电动车进行通信以根据最新的能量使用计划完成行程。例如，执行的计划可以是修改的能量使用计划，其在方法800之前的循环中通过网络计划器系统300进行修改。在计划被执行后，方法800的进程返回至802且方法800重复。
[0110]本文所述的一个或多个实施例可具有管理行进在网络上的每个车辆系统的能量消耗的能力的技术效果。管理每个车辆系统的能量消耗可允许增加车辆数(如车辆容量)和/或基于相同的电源增加车辆系统的大小。通过管理能量消耗，网络上的车辆容量可增加而不导致增加能源的高成本。
[0111]在实施例中，方法(如，控制网络上多个生成动力的车辆的能量需求)包括监测在电网上同时为一个或多个负载供电的电能的可用量。电能的可用量表示同时可被消耗而不超过电网能力的电能量。该方法还包括监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，其包括一个或多个沿路线延伸导电路径，该路线将电能从电网传送至电动车。该方法进一步包括控制电动车的移动，从而使电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
[0112]在一个方面，监测电能需求包括监测各个电动车的能量使用计划。能量使用计划详细描述各个电动车沿行进路线的电能需求。监测电能需求还包括通过根据在将来时间能量使用计划对电能需求求和，确定在将来时间的预计的电能需求。
[0113]在一个方面，控制电动车的移动包括基于行程重新计划，附加其它电动车在网络上行进，或预计的能量需求在将来时间超过电能的可用量中的至少一个来修改能量使用计划。控制电动车的移动还包括将修改的能量使用计划传送到行进在网络上的电动车。
[0114]在一个方面，能量使用计划提供用于路线选择，时间表，车辆结构，或移动特征的至少一个的指令，以通过行进在网络上的电动车执行。
[0115]在一个方面，控制电动车的移动包括分配在网络上行进的电动车的具体车辆的最大电能量，其通过各个电动车从电网需求。
[0116]在一个方面，基于分配给各个电动车的电能最大量，电动车生成各个电动车行进路线的能量使用计划。
[0117]在一个方面，监测电能的可用量包括监测电网上电能的可用量相对于时间的变化。
[0118]在一个方面，监测电能的可用量包括监测在一部分电网上电能的可用量。由一部分电网供电，行进在路线的子网络上的电动车的移动被控制，使得电能需求不超过该部分电能的可用量。
[0119]在一个方面，控制电动车的移动包括生成网络能量消耗计划。网络能量消耗计划分配能量消耗参数给行进在网络上的电动车以防止电动车超过电网上电能的可用量。
[0120]在一实施例中，提供的网络计划器系统包括电网监测设备和一个或多个处理器。电网监测设备被配置成监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量。电能的可用量表示电能的总量，其可同时被消耗而不超过电网能力。电网被配置成通过沿路线的网络延伸的一个或多个导电路径传送电能，多个电动车行进在导电路径上用于将电能传送给电动车以给电动车供电。一个或多个处理器被配置成与电网监测设备和电动车上的行程计划器系统进行通信以控制车辆的移动，从而使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
[0121]在一个方面，一个或多个处理器被配置成生成网络能量消耗计划，其分配具体车辆的最大电能量，其可通过行进在网络上的各个电动车需求以防止电动车的电能需求超过电网上电能的可用量。
[0122]在一个方面，一个或多个处理器被配置成生成网络能量消耗计划，其修改行进在网络上的一个或多个电动车的路线，时间表，车辆结构，或移动特征中的至少一个，以防止电动车的电能需求超过电网上电能的可用量。
[0123]在一个方面，移动特征包括速度，加速度，位置，行进方向，使用再生制动为电网提供电能，或为了暂时消耗使用替代能源而不是从电网汲取的电能。
[0124]在一个方面，接收对路线，时间表，车辆结构，或移动特征中的至少一个的修改的一个或多个电动车自动地执行所述修改。
[0125]在一个方面，一个或多个处理器被配置成接收来自行程计划器系统的具体车辆的能量使用计划，由行程计划器系统生成的，其详细描述沿各个电动车行进的路线的具体车辆的能量需求。
[0126]在一个方面,一个或多个处理器被配置成修改一个或多个电能使用计划，基于行进在网络上的一个或多个电动车的行程重新计划，附加其它电动车在网络上行进，或预计的能量需求在将来时间超过将来时间的电能的可用量中的至少一个进行修改。
[0127]在一个方面，一个或多个处理器被配置成接收来自电动车的行程计划器系统，至少一个计划路线的能量使用计划，当前能量需求，当前操作特征，或各个电动车的当前路线特征。
[0128]在一个方面，一个或多个处理器指示行进在网络上的第一电动车在第一时间进入第一斜坡，行进在网络上的第二电动车在第二时间进入第二斜坡，该第二时间与第一时间不同，以根据时间分配在电网上的能量需求。
[0129]在一个方面，能量需求监测设备监测行进在网络上的电动车的至少一个当前的和预计的能量需求。
[0130]在一个方面，至少一个电动车与一个或多个负载车辆相连以定义沿网络中的路线行进的车辆系统。
[0131]在一个方面，一个或多个处理器与行进在网络上的电动车通过通信系统进行无线通信。
[0132]在一个方面，电动车可以是轨道车辆，以及路线是轨道。
[0133]在一个方面，电网上用于为一个或多个负载供电的的电能的可用量在高峰能量使用时间比在非高峰能量使用时间要少。
[0134]在一个方面，通过一个或多个处理器分配给每个行进在网络上的电动车的电能量不等于所有电动车的电能量。
[0135]在一实施例中，提供网络计划器系统，其包括电网监测设备，能量需求监测设备，和一个或多个处理器。电网监测设备被配置成监测同时为一个或多个负载供电的电网上电能的可用量。电能的可用量表示电能的总量，其可同时被消耗而不超过电网能力。电能需求监测设备被配置成监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，其包括沿路线延伸的一个或多个导电路径，其用于从电网将电能传送给电动车以驱动电动车。一个或多个处理器被配置成控制车辆的移动，从而使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。一个或多个处理器被配置成通过修改由行进在网络上的电动车提交的能量使用计划，或将具体车辆的各个电动车向电网需求的最大电能量传送给电动车中的至少一个来控制电动车的移动。
[0136]应当理解，上述说明书是说明性的，不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可用于相互结合。另外，根据本发明主题的教导可作出适应性的位置和材料的多种修改，而不偏离其范围。此处所述的材料的大小和类型旨在限定本发明主题的参数，其不意于限制，且为示范性实施例。根据上述说明书对于本领域技术人员来说许多其它实施例是显而易见的。本发明主题的范围应当参考所附权利要求以及与其权利要求限定的等效的全部范围一起来限定。在所附权利要求中，使用的术语“包括”和“在其中”与相应的术语“包含”和“其中”具有相同的清楚的英语表达。而且，在接下来的权利要求中，使用术语“第一”，“第二”，和“第三”等仅仅用于标记，不旨于在其目标上表示数字。而且，接下来权利要求的限制不是以装置加功能的方式来撰写，且不旨在基于35U.S.C § 112第6段解释，除非该权利要求限制采用在没有进一步结构的功能的表述后加上“用于……的装置”的表达。
[0137]所撰写的说明书使用示例来描述本发明主题的各个实施例，且使得本领域技术人员可以实施本发明主题的实施例，包括采用和使用任何设备或系统以及执行任何相关的方法。本发明可授予专利的范围通过权利要求进行限定，且可包括根据本领域普通技术想到的其它示例。这些其它示例也在权利要求的范围内，如果它们具有不同于权利要求字面表达的结构元件，或者它们包括等效的结构元件，其具有与权利要求的字面表达没有实质性的不同。各个实施例不限于附图所示的装置和手段。
[0138]因为可以对上述系统和方法做出某些改变而不偏离本发明主题包括的精神和范围，意味着所有上述主题或相关附图示出的主题仅仅以示例的方式说明本发明范围的表达且不应当构成对本发明主题的限制。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 监测用于同时对一个或多个负载供电的电网上电能的可用量，电能的所述可用量表示同时可被消耗而不超过电网能力的电能的量； 监测行进在路线的网络上的多个电动车的电能需求，所述路线的网络包括沿路线延伸的一个或多个导电路径用于将所述电能从电网传送至所述电动车；以及 控制所述电动车的移动，使得所述电动车的所述电能需求不超过所述电网上电能的所述可用量。
2.如权利要求1的方法，其中监测所述电能需求包括监测各个电动车的能量使用计划，所述能量使用计划详细描述了各个电动车沿路线行进的电能需求，以及通过汇总在将来时间来自能量使用计划的电能需求而确定在将来时间的预计能量需求。
3.如权利要求2的方法，其中控制电动车的移动包括基于行程重新计划，附加其它电动车在网络上行进，或预计的能量需求在将来时间超过电能的可用量中的至少一个来修改能量使用计划；以及将修改的能量使用计划传送到行进在网络上的电动车。
4.如权利要求2的方法，其中，能量使用计划提供用于路线选择，时间表，车辆结构，或移动特征的至少一个的指令，以由行进在网络上的电动车执行。
5.如权利要求1的方法，其中控制电动车的移动包括将车辆特定的最大电能量分配给在网络上行进的电动车，所述车辆特定的最大电能量通过各个电动车从电网需求。
6.如权利要求5的方法，其中基于分配给各个电动车的最大电能量，电动车生成各个电动车行进路线的能量使用计划。
7.如权利要求1的方法，其中监测电能的可用量包括监测电网上电能的可用量相对于时间的变化。
8.如权利要求1的方法，其中监测电能的可用量包括监测在一部分电网上电能的可用量，且控制由该部分电网供电的行进在路线的子网络上的电动车的移动，使得电能需求不超过该部分上电能的可用量。
9.如权利要求1的方法，其中控制电动车的移动包括创建网络能量消耗计划，网络能量消耗计划将能量消耗参数分配给行进在网络上的电动车以防止电动车超过电网上电能的可用量。
10.一种网络计划器系统，包括: 电网监测设备，其配置成监测用于同时对一个或多个负载供电的电网上电能的可用量，电能的所述可用量表示可同时被消耗而不超过电网能力的电能的量；所述电网配置成通过沿多个电动车在其上行进的路线的网络延伸的一个或多个导电路径传送电能用于递送给电动车以对电动车供电，电动车具有车载行程计划器系统； 以及一个或多个处理器，其配置成与电网监测设备和电动车上的行程计划器系统进行通信以控制电动车的移动，使得电动车的电能需求不超过电网上电能的可用量。
【文档编号】B60L9/00GK104149643SQ201410363730
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2013年5月6日
【发明者】W·C·施库恩梅克, D·A·埃尔德雷格, V·V·姆迪亚姆, J·K·库珀 申请人:通用电气公司