控制器的制作方法

控制器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术为2021年09月15日提交的美国申请17/476,180的部分继续申请，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.此处所公开的主题涉及一种用于车辆系统充电的系统与方法，尤其涉及一种控制器。


背景技术：

4.一些车辆系统包括为车辆系统提供部分或全部所需推进动力的供电系统。随着依赖电力进行推进的车辆系统的数量的增加，对于电力以及在充电站或包括充电站的设施中进行充电所需的时间的要求随之增加。如果充电站被其他车辆系统占用或可用的充电站不能给需要充电的车辆系统进行充电，则该车辆系统需要进行等待。充电站可能无法允许多个需要再充电的车辆系统在所要求时间和/或以所要求成本接收完成行程所需量的电能或电力。期望有一种不同于目前可用的系统和方法的系统和方法。


技术实现要素：

5.根据一个示例或方面，控制器控制多个储能设备中的两个或多个储能设备之间的电能转移，其中至少一个储能设备被设置在车辆系统上；并识别转移的转移限制。所述控制器至少部分基于转移限制改变转移特性。
6.根据一个示例或方面，系统包括控制器以监测一个或多个车辆系统上设置的一个或多个储能设备与该一个或多个车辆系统以外的能量转移配电站之间的电能转移。所述控制器识别以下一个或多个方面的转移限制：(a)从所述一个或多个车辆系统到所述能量转移配电站的电能转移，或(b)从所述能量转移配电站到所述一个或多个车辆系统上设置的一个或多个储能设备的电能转移。所述控制器基于转移限制改变所述一个或多个车辆系统上设置的一个或多个储能设备与所述能量转移配电站之间的电能的转移量或转移速率中的一个或多个。
7.根据一个示例或方面，方法可以包括控制多个储能设备中的两个或多个储能设备之间的电能转移，其中至少一个储能设备被设置在车辆系统上；并且识别转移的转移限制。该方法可以包括至少部分基于转移限制改变转移特性。
8.根据一个示例或方面，车辆系统可以包括与电机耦合的逆变器设备。所述逆变器设备可从电机接收电机的动态制动产生的电能。所述车辆系统可包括与逆变器设备耦合的储能设备以及设置在所述逆变器设备与所述储能设备之间的可变电阻部件。所述可变电阻部件可以控制将电能从逆变器设备朝着储能设备、电阻格栅或系统载荷中的一个或多个进行传导的方向。该可变电阻部件可以基于从所述逆变器设备导出的电能的第一量、从所述逆变器设备传导的电能的转移速率或所述储能设备的一个或多个特性中的一个或多个来
控制电能从所述逆变器设备导出的方向。
附图说明
9.可以阅读下列非限制性实施例并参考所附附图理解本发明的主题。
10.图1示意性示出了根据一个实施例的车辆系统。
11.图2示意性示出了根据一个实施例的车辆系统。
12.图3示意性示出了根据一个实施例的车辆系统之间的通信。
13.图4示意性示出了根据一个实施例的用于给车辆系统充电的系统中的多个车辆系统。
14.图5示意性示出了根据一个实施例的用于给多个车辆系统进行充电的系统。
15.图6示意性示出了根据一个实施例的用于给车辆系统进行充电的系统。
16.图7示出了根据一个实施例的车辆系统。
17.图8是根据一个实施例的电力系统的示意图。
18.图9是根据一个实施例的图8中所示的示意图的图表。
19.图10示意性示出了根据一个实施例的方法。
20.图11示意性示出了根据一个实施例的方法。
21.图12示意性示出了根据一个实施例的计算机系统。
具体实施方式
22.本文所述主题的实施例涉及一种用于电动车辆的系统和方法。在一个示例中，提供了一种用于监测和管理车辆用电能充电的方法。车辆可以是车辆系统的一部分。可以在一个设施中对车辆系统进行充电，其中该设施包括可以向该设施中的车辆系统以及计划到达该设施的车辆系统提供电力的多个配电站(substation)。该设施的控制中心可以将需要电力的车辆系统引导至配电站，该配电站能够从车辆上接受电力(在车辆能够产生自己的电力的情况下)或者以车辆所需的形式和数量给车辆提供电力。配电站具有不同的电力能力，且设施的控制中心可以与设施中的车辆系统、到达设施的车辆系统以及离开设施的车辆系统通信，从而为每个需要电力的车辆系统确定合适的配电站。
23.设施可以通过与外部公用电网(utility grid)连接向车辆系统提供电力。设施可以包括微电网。设施可以包括可再生能源。可再生能源包括太阳能发电或风力发电系统。设施可包括固定的发电机。设施可以包括一种或多种储能系统。储电系统可储存电力。电力例如可以来自于公用电网、微电网、可再生能源、或来自于与设施电耦合的车辆。设施可包括便携式充电设备以补充在配电站的可用电力。设施在配电站接受电力转移需要形式的载荷。在一个实施例中，配电站可以接受来自于车辆系统的电力。接受的电力可以用于服务其他载荷。配电站可以运行来降低峰值需求量、减少总体系统负荷并维持电力设备的运行余量等。
24.设施的控制中心可以与车辆通信以确定(和匹配)车辆需求及可用车辆供给。车辆需求例如可以包括所需电力的量、某些连接类型、与车上能量储存相关的因素(年龄、容量、充电速率等)等。尤其是，该确定可以包括确定车辆系统上的储能系统的充电状态。其他因素可以包括向车辆系统提供电力的可用时间量(即，何时是车辆的期望离开时间)、车辆系
统接收电力的优先级(例如，合约确定或货物类型)、依据一天中的时间确定的电力价格、峰值电力价格、加载电力转移的水平(level loading electric power transfer)、或总电力需求。控制中心可以包括用于监测电力转移的传感器。这可以通过监测例如电缆等电力转移部件的电流或温度来实现。其他传感器可以包括热成像传感器、磁力传感器、光学传感器等。
25.设施的配电站可以相互连接以促进电力从公用电网、微电网、可再生能源或现场能量产生和/或储存系统向车辆系统转移。连接的配电站可以允许车辆系统在一个或多个连接的配电站传输或接收来自于一个或多个其他车辆系统的电力。不能从设施的配电站接收电力的车辆系统仍然可以通过连接线例如dc总线在连接的配电站接收来自其他车辆系统的电力。
26.控制中心可以对电力转移进行监测以向在设施中接收电力的车辆系统的所有人或操作人开具账单。控制中心可以对电力转移进行监测以确定向车辆系统进行电力转移的效率。控制中心可以对电力转移进行监测以基于车辆系统的电力需求、车辆系统接收电力的可用时间、车辆系统接收电力的优先级和/或电力价格来控制向车辆系统的电力流。基于这些因素，控制中心可确定能够向车辆系统提供电力的配电站。
27.虽然结合轨道车辆系统描述一个或多个实施例，但并不是所有实施例均与轨道车辆系统相关。进一步，此处所描述的实施例可以扩展至多种类型的车辆系统。适用的车辆系统可以包括轨道车辆、汽车、卡车(有或没有拖车)、公交车、海洋船舶、飞行器、采矿车辆、农用车辆、以及非公路车辆。此处所描述的适用车辆系统可以由单个车辆构成。在其他实施例中，车辆系统可以包括以协调的方式移动的多个车辆。对于多车辆系统，车辆可以相互机械耦合(如，通过耦合器)，或车辆可以虚拟上或逻辑上耦合但不是机械耦合。例如，当各单独的车辆相互通信以相互协调车辆移动时车辆可以通信方式而不是机械方式耦合，使得车辆可以一起行进(例如，车队、汽车队列、车辆群组、汽车队伍等)。适用的车辆系统可以是在轨道上行进的轨道车辆系统或在公路或道路上行进的车辆系统。
28.参考图1，车辆系统100具有一个或多个推进力产生车辆106(例如，车辆106a-c)以及非推进力产生车辆108(例如，车辆108a-b)。推进力产生车辆的一个或多个可以包括控制器102。当车辆系统沿着路线104移动时，推进力产生车辆和非推进力产生车辆可以通过耦合器110机械地耦合到一起。虽然参考图1对车辆系统的描述涉及车辆编组，例如以机车为推进力产生车辆和轨道车厢为非推进力产生车辆的轨道车辆编组，可选地，本文所描述的一个或多个实施例可以适用于其他类型的车辆系统和/或车辆，例如其他非公路车辆(例如，采矿车辆或不设计用于或法律上不允许在公共道路上行进的其他车辆)、海洋船舶、汽车、卡车、或飞行器等。此外，车辆系统可以由单个车辆而不是多个车辆构成。可选地，在多个车辆构成的车辆系统中，车辆相互分离，但逻辑上相互耦合，因为车辆相互通信来相互协调移动(这样，多个单独车辆作为一个更大车辆系统或车队沿着路线一起移动)。
29.推进力产生车辆均包括推进力系统112。每个推进力系统具有可操作地耦合至推进力产生车辆的轮轴114和/或轮子116的牵引电机。牵引电机可以通过一个或多个齿轮或齿轮组或其他机械设备与轮轴和/或轮子连接以将牵引电机产生的旋转运动转换为轮轴和/或轮子的旋转，从而推动车辆，由此推动车辆系统。不同的牵引电机可以可操作地连接不同轮轴和/或轮子，使得被去激活的(例如，关闭的)牵引电机不会旋转相应的轮轴和/或
轮子，同时保持激活(例如，打开的)的牵引电机旋转相应轮轴和/或轮子。
30.参考图2，车辆系统可以包括通信系统118。通信系统可以包括设置在推进力产生车辆上的通信设备120(例如，通信设备120a-d)。通信系统表示硬件电路，该硬件电路可包括和/或连接到一个或多个执行与通信设备相关的操作的处理器(例如，一个或多个微处理器、一个或多个现场可编程门阵列、一个或多个集成电路和/或等等)。通信设备可以包括或表示收发电路，例如调制解调器、路由器、天线、交换机等。通信设备可以运行一个或多个引导处理器和/或收发电路运行的软件应用。通信设备在通信设备之间发送和/或接收数据信号或消息。车辆系统的车辆上的一个或多个其他设备可以通过通信设备相互传送数据。
31.通信设备相互通信以相互协调车辆系统的车辆的运行。通信设备可以通过有线相互连接，或无线相互通信，或以开放电路的方式对其手动配置。在一个实施例中，通信设备中的一个可以是车辆系统的主导(lead)推进力产生车辆106a上的主导(lead)通信设备。其他通信设备可以是相应远程推进力产生车辆106b-106d上的远程通信设备。主导推进力产生车辆可以通过无线发送消息给远程推进力产生车辆的远程通信设备来远程地控制远程推进力产生车辆的移动。虽然主导推进力产生车辆在图2中示出为位于车辆系统的一端，但主导推进力产生车辆不需要位于车辆系统的任何一端或沿着车辆系统的行进方向位于远程推进力产生车辆的前面。
32.在运行中，同一车辆系统上的通信设备在消息发送周期(messaging cycle)规定的定时约束(timed constraint)内相互通信。消息发送周期定义了规定何时允许不同通信设备进行通信(例如，发送和/或接收无线信号)的时间表。消息发送周期可以防止不同车辆系统上的多个不同通信设备同时无线地通信消息，由此因竞争的车辆系统之间的无线干扰导致无法收到消息的情况。
33.参考图3，多个车辆系统100a、100b和100c可以位于彼此的无线范围内。每个车辆系统的每个通信系统具有无线范围200。如图所示，不同通信系统的无线范围200a、200b和200c相互重叠。如果这些通信系统使用相同信道发送无线信号，则一个车辆系统中的车辆之间传送的无线信号会干扰另一车辆系统中的车辆之间传送的无线信号。由于这些信号可以包括车辆系统中的车辆如何移动(例如，油门设置改变和/或制动设置改变)方面的变化的指令，对信号成功通信的干扰会给车辆系统的安全运行带来重大威胁。为了防止或减少这种干扰的可能性，通信系统利用定义的消息发送周期来限制不同车辆系统100a、100b和100c被允许通信的时间。
34.车辆系统的通信设备可以与一个或多个其他外部(offboard)设备组进行通信。例如，控制中心的控制塔137具有收发器139用于与车辆系统的通信设备进行通信。外部中继器164可以具有处理器166以及收发器168，用于接收和转发来自于控制塔、车辆系统或车辆系统的车辆的通信设备的通信。外部中继器可以将来自于控制塔的信号转发给一个或多个车辆系统或将来自于一个车辆系统的信号转发给一个或多个其他车辆系统，或将来自于车辆系统的一个车辆的信号转发给同一车辆系统中的一个或多个其他车辆。适用的外部设备组可以包括，例如，蜂窝塔，wi-fi，广域网(wan)、蓝牙使能设备、通信卫星(例如，低地球轨道卫星或“leo”卫星)及其他车辆等。这些通信设备然后将信息转发给其他车辆或后台位置。传送的信息可以是瞬时的或近瞬时的或周期性的。周期性通信可以采用“当可用时”上传的形式，当向数据存储设备开放通信路径时，数据存储设备向数据存储库上传。通信设备
可以通过手动上传的方式传送信息，其中通过将信息下载到usb驱动器或计算设备(智能手机、手提电脑、平板等)上并从该设备将信息传送给存储库，如此完成上传。
35.参考图4，多个车辆系统位于设施122中。该设施可以是，例如，在多车辆车辆系统的情况下，车辆系统被带到以对车辆进行充电、加油、加载、卸载和/或配置的任何空间。根据一个示例，车辆系统可以是轨道车辆，且设施可以是对轨道车辆卸载和/或加载的轨道站场。可以对轨道车辆进行充电或加油。例如，可以通过对车辆系统增加或移除推进力产生和/或非推进力产生车辆来配置轨道车辆以进行新的行程。根据一个示例，设施可以是卡车停车场或对卡车进行卸载和/或加载、加油和/或将其连接到一个或多个拖车的运销设施(distribution facility)。
36.车辆系统可以沿着指定路线126进入设施到达服务区128。根据一个示例，指定路线可以是轨道车辆的轨道。根据一个示例，指定路线可以是在卡车停车场表面上施画以引导卡车到各个服务区的车道。在服务区，可以从服务站124对车辆系统进行维护。根据一个示例，服务站可以是向车辆系统的电池提供充电的能量转移配电站。根据一个示例，服务站可以是提供燃料的燃料站。适用的燃料包括液体燃料或气体燃料。液体燃料可以包括汽油、煤油、醇类或柴油。气体燃料包括氨气或氢气。适用的柴油可以包括常规柴油、生物柴油和氢化柴油(hrd)。
37.参考图5，用于管理设施运行的系统130可以包括或耦合至公用设施132。该公用设施可以是连接到远程电力产生源的电网。系统130可以包括本地发电机134。本地发电机可以连接到公用设施以补充公用设施提供的电力。本地发电机可以利用例如燃气或蒸汽轮机、燃料电池、和/或通过可再生能源，例如水力发电、热量、太阳能板或风力机进行发电。本地发电机可以例如是微电网。微电网可以连接到公用设施的广域电网并与其同步运行，但如果技术或经济或环境条件需要，可以从公用设施的广域电网断开以自主或独立于公用设施运行。
38.设施可以包括一个或多个现场储能设备144以储存来自于公用设施的和/或本地发电机的能量。一个或多个现场储能设备例如可以是电池储存系统。如果设施中的车辆系统的电力需求超过公用设施和/或本地发电机所能提供的电力时，该一个或多个现场储能设备可以通过端子145向服务站提供电力。可用的总电力受到可用电力的成本的影响，且该成本是时间的函数。例如，总可用电力受到一天中的时间、电力需求峰值时的电力成本和/或从可再生能源的电力可获得性的影响。
39.系统可以包括控制中心136，该中心可以与设施中的车辆系统以及为了进行维护正在朝着设施行进的、设施外部的车辆系统进行通信。控制中心可以包括用于与车辆系统进行通信的通信设备以及储存数据并控制服务站操作的计算机。控制中心管理并限制从公用设施、本地发电机和/或现场储能设备获取的电力以向设施中的每个车辆系统提供所需量的充电。控制中心可以配备人员以监测和/或操作通信设备和计算机。
40.系统可以包括能量转移配电站或充电站138用于对设施的服务区中的车辆系统进行充电。能量转移配电站将来自于公用设施、本地发电机和/或现场储能设备的电能转移到能量转移配电站处的车辆系统。能量转移配电站通过电线140连接到公用设施、本地发电机和/或现场储能设备。能量转移配电站通过电气连接线142向车辆系统提供电力。能量转移配电站可以例如包括在整个设施中移动的便携式充电设备以提供应急电力。电气连接线例
如可以是电缆(例如，悬链线)。根据一个示例，电气连接线可以包括具有相应接头的电缆，该接头可以手动或自动连接到车辆的相应充电端口。根据一个示例，电气连接线可以包括车辆上设置的受电弓，该受电弓连接到悬链线或与架空线接合，而架空线通过受电弓向车辆提供电流。根据一个示例，车辆系统可以是轨道车辆，且能量转移配电站可以通过轨道车辆运行所在的轨道上的第三导轨向轨道车辆提供电力。根据一个示例，能量转移配电站通过例如电感或电容耦合系统等无线电力转移向车辆系统提供电力。能量转移配电站可以单向地向车辆系统提供电力，即仅从公用设施、本地发电机和/或现场储能设备向车辆系统转移电力。能量转移配电站可以双向地运行以将来自于公用设施、本地发电机和/或现场储能设备的电力提供给一个或多个车辆系统以及将来自于一个或多个车辆系统的电力提供给公用设施、本地发电机、现场储能设备和/或其他车辆系统。能量转移的水平可以是恒定的或根据电力成本(例如，峰值电力需求时)和电力可获得性(例如，来自于可再生能源)并依据一天内的时间来变化。
41.能量转移配电站可具有不同的最高电力转移容量。例如，一个或多个能量转移配电站可以提供最高2mw的电力转移，且一个或多个能量转移配电站可以提供最高1mw的电力转移。公用设施可以向系统的能量转移配电站提供最高的电力转移。通过本地发电机和/或现场储能设备可以提高公用设施的最高电力转移。在平均需求和峰值需求时，控制中心对来自于公用设施、本地发电机和/或现场储能设备的可用电力进行分配。
42.可以通过电气连接线146连接两个或多个能量转移配电站。电气连接线例如可以是dc总线或悬链线，其可以将电力从一个或多个能量转移配电站转移到一个或多个服务区中的一个或多个车辆系统。根据一个示例，车辆系统可以是运行在轨道上的轨道车辆，电气连接线可以是将电力转移到车辆系统的轨道的第三导轨。连接到电气连接线的车辆系统可以通过电气连接线相互之间转移电力。
43.系统可以包括传感器162用于提供有关系统的部件、车辆系统的部件以及环境状况的信息。可以在包括能量转移配电站的设施中遍布传感器。传感器可以包括电压表以及电流(安培)传感器，用于提供有关各能量转移配电站和各车辆系统之间的电力转移的信息。传感器可以包括温度传感器，用于提供有关设施和车辆系统的部件的温度的信息。例如，温度传感器可以提供关于将电力从能量转移配电站转移到车辆系统的悬链线的温度的信息。温度传感器可以提供有关车辆系统的电池或设施中的现场储能设备的温度的信息。系统可以包括温度传感器用于提供设施各处的环境温度读数。传感器可以提供其他环境条件的信息，例如湿度、大气压等。传感器可以提供电气连接线的温度，例如电缆、电气接头到充电端口或受电弓等集电器的温度，的信息。传感器可以向控制中心和/或车辆系统提供信息。
44.参考图6，用于将电力在车辆系统之间转移的系统150可以包括第一车辆系统100d，该第一车辆系统通过充电连接线143连接到能量转移配电站或便携式充电设备。充电连接线可以包括电涌保护器。该电涌保护器可以是有源电泳保护器或无源电涌保护器。无源电涌保护器可以包括铁氧体磁珠。
45.系统可以包括第二车辆系统100e，其包括系统上(onboard)发电机158，但是其不能连接到能量转移配电站或便携充电设备。该系统上发电机例如可以是利用柴油等燃料运行的发电机或燃料电池。根据一个示例，第一车辆系统是轨道车辆的电池电力机车。第一车
辆系统从能量转移配电站或便携充电设备接收电力。第一车辆系统可以接收dc电力形式的电力，例如，来自于电源的1000v dc或例如来自于智能充电器的可变dc电压等。第一车辆系统可以接收ac电力形式的电力。ac电力例如可以是电压为480伏特且频率为60hz的三相交流电。通过一系列电流转换器152，向推进系统以及一个或多个辅助系统148提供交流电。一个或多个辅助系统例如可以是空调系统或车辆系统中其他依靠电力运行的系统。第一车辆系统可以包括一个或多个滤波电容器154以滤除较低频率电流并将较高频率电流输送至第一车辆系统的一个或多个系统上储能设备156。该一个或多个系统上储能设备可以是一个或多个电池。
46.第一车辆系统可以通过电气连接线向第二车辆系统的系统上发电机提供电力。第一车辆系统可以包括例如以固定电压和固定频率产生三相交流电的头端发电机。头端发电机可以以与能量转移配电站或便携充电设备向第一车辆系统提供的相同电压和频率向第二车辆系统的系统上发电机提供电力。可选地，头端发电机可以以不同的频率和电压提供电力。例如，充电输入可以为dc，可以以480v和60hz提供头端电力。此外，系统可以包括多个电气连接线(例如总线)，使得多个车辆可以通过电力线交换电力。
47.第一车辆系统可以包括变压器或转换器或电力调节设备以通过滤波系统或转换器向第二车辆系统的系统上储能设备提供电力，该转换器包括第二车辆系统的电感器、电容器、dc/dc转换器、dc/ac转换器或ac/dc转换器。
48.车辆系统可以具有不同的储能容量(例如，电池储存容量)、充电功率容量(charging power capacities)、能量和电力(energy and power)需求、以及允许的充电时间(例如，以满足车辆系统的日程安排要求)。控制中心对设施中的车辆系统以及计划到达设施的车辆系统进行监测，并对该设施进行管理以将车辆系统分配给服务区域，使得车辆系统能够在允许的时间内接收所需的充电。控制中心对来自于能量转移配电站及车辆系统之间的现有电力转移容量进行监测，以限制和管理来自于公用设施、本地发电机以及现场储能设备的电力、电气连接线(如dc总线)的限制以及车辆至车辆电力转移容量。控制中心可以考虑电力的成本，其中包括例如因一天中时间、峰值电力需求以及从可再生能源的可获得性等而变化的成本。
49.控制中心可以包括关于设施的服务区的信息以及设施中设备的能力和/或容量的信息，例如来自于能量转移配电站的可用电流的信息。该信息可以包括关于设备能力的临时能量转移限制。例如，该信息可以包括关于电流的限制，该电流可以从公用设施的一个或多个能量转移配电站、本地发电机和/或现场储能设备提供至设施中一个或多个车辆系统。
50.控制中心可以接收设施中的车辆系统以及计划到达设施的车辆系统发送的信息，用于管理公用设施、本地发电机和/或现场储能设备与车辆系统之间的电能转移。控制中心可以基于一个或多个能量转移限制改变一个或多个能量转移特性。例如，控制中心可以接收关于车辆系统的系统上储能设备(例如电池系统)升温的信息，并可以减少或停止从能量转移配电站到车辆系统的电能转移，直到温度低于阈值温度，从而防止对系统上储能设备造成损坏。作为另一个示例，控制中心可以监测系统上储能设备的充电状态(soc)以及容量，并控制向一个或多个车辆系统的电能转移，从而根据每个能量转移配电站的能力并在每个车辆系统的所需时间内为每个车辆系统实现所需的soc和/或容量。
51.图7示出了根据一个实施例的车辆系统300。在所示实施例中，车辆系统可以是单
个车辆，其包括多个与车辆系统移动所沿着的路线接触的轮子302。车辆系统可以包括设置在车辆系统上的控制器308。控制器可表示控制模块，并包括一个或多个处理器、微处理器或其他基于逻辑的设备和/或相关软件或指令，用于实施所描述的一个或多个操作。控制器例如通过控制电机304(例如，牵引电机或发动机等)等推进系统以及制动系统306提供的牵引力和/或制动力来控制车辆系统的操作。可以基于操作人员在输入设备(未示出)(例如，从操作人员接收输入的设备，例如，但不限于触摸屏、操纵杆、键盘、开关、滚轮、麦克风等)的手动输入从输入设备接收指示信号来手动操作控制器。输出设备(未示出)可以向操作人员提供例如车辆系统的当前操作设置、行程计划的指定操作设置、车辆系统上储存的电能的当前量，或系统上储能设备312的当前储存容量等信息。
52.在一个或多个实施例中，控制器可以自动运行以自主控制车辆系统的运行。例如，可以通过能量管理系统(未示出)提供行程计划和/或将该行程计划储存在控制器可以访问的、有形且非暂时性计算机可读存储介质或存储器(未示出)中。在一个或多个实施例中，控制器和能量管理系统可以表示两个或多个控制模块。行程计划可以指定车辆系统的操作设置为沿着车辆系统到目的地的行程的路线的时间或距离的函数。可以建立行程计划的指定操作设置，从而减少所耗费燃料、产生的排放或行程中车辆系统途中所花费的时间中的一个或多个。能量管理系统可以包括一个或多个处理器、微控制器或其他基于逻辑的设备和/或相关软件或指令，用于实施本文所描述的一个或多个操作。
53.与推进和/或制动系统(例如，牵引电机、空气制动器等制动器或其他)可操作耦合的牵引部件可以控制车辆系统的轮子(和/或与轮子连接的轮轴，未示出)的移动，从而产生牵引力以沿着路线推动车辆系统。除了提供推进力以推动车辆系统以外，推进和/或制动系统可以利用动态制动放缓或停止车辆系统的移动。
54.利用一个或多个系统上和/或系统外电源提供的电能(如电流)实现对推进和/或制动系统的电驱动。例如，车辆系统可以称为是混合动力车辆系统，使得可以通过系统外外部电源、系统上电源或外部和系统上电源的组合来给车辆系统提供动力。对于系统上电源，车辆系统包括系统上储能设备和/或电源(未示出)，比如一个或多个燃料电池、电池等。此外，或可选地，系统上电源可以包括在车辆上产生电流的一个或多个系统上能源(未示出)。例如，系统上能源可以包括通过轴连接到电机的发电机和/或交流发电机。电机驱动轴转动，从而转动发电机的转子，产生电能(例如电流)。
55.在一个或多个实施例中，系统上能源可包括在车辆上产生或储存电能的另一种设备，例如一个或多个太阳能电池、风力机等。在另一个示例中，系统上能源可包括推进系统的牵引电机，当牵引电机在动态制动模式下运行时，在车辆系统放慢期间牵引电机产生电能。可以将动态制动产生的至少部分电能提供给系统上储能设备用于储存。此外或可选地，可以将动态制动产生的至少部分电能提供给系统载荷(如，车辆载荷)和/或电阻格栅(resistive grid)314。在一个或多个实施例中，车辆载荷可以是车辆系统的车辆的辅助载荷(例如，非推进载荷，例如空气调节、车厢照明或乘客电力插座供电等)和/或与车辆系统可操作耦合的其他车辆的辅助载荷。可选地，车辆载荷可以是车辆系统和/或与车辆系统可操作耦合的其他车辆的推进载荷。
56.虽然系统上储能设备被示出为设置在车辆系统上并通过逆变器设备310与推进和制动系统可操作耦合，但可选地，系统上储能设备可以设置在与车辆系统耦合的另一车辆
上。例如，储能设备可以位于通过一个或多个机械连接线与车辆系统连接的能量提供车辆上，使得车辆系统的移动也移动该能量提供设备。该储能设备可以通过一个或多个导体(例如，总线、电缆、导线或其他)与车辆系统的推进系统连接。
57.储能设备通过直接与牵引电机耦合(例如，在储能设备和电机之间不设置任何中间导电总线、变压器或其他)，从而直接向推进系统的牵引电机提供电流，由此给电机提供动力。可选地或附加地，储能设备可以通过一个或多个导电总线、变压器或其他向电机提供电流，从而间接向牵引电机提供电流。可选地，储能设备可以直接和/或间接地向车辆系统的逆变器设备以及转换器设备(未示出)或其他提供电流。此外，可选地，储能设备可以直接和/或间接地向与车辆系统可操作耦合(例如，机械和/或逻辑上)的一个或多个不同车辆提供电流，从而向不同车辆的一个或多个系统提供动力。
58.图8示出了根据一个实施例的电力系统350的示意图。电力系统控制将车辆系统的动态制动产生的电能从电机导出。在一个或多个实施例中，动态制动产生的部分电能可超过放缓或停止车辆系统移动所需的制动电力的量。例如，随着车辆系统的移动速度的增加，制动(例如，放缓或停止)车辆系统的移动所需的电能的量下降，由此可以将多余的电能(例如，制动电力)引导向系统上储能设备、电阻格栅或车辆系统的车辆载荷中的一个或多个。
59.电阻格栅可以表示电能消散的设备。可以将一部分电能朝着电阻格栅引导，将另一部分电能朝着车辆载荷引导。可选地，车辆系统可以不包括电阻格栅，或可以与其断开，可以将电能朝着车辆载荷引导。在一个或多个实施例中，可以将部分电能朝着多个不同车辆载荷引导(例如，推进和/或非推进载荷)。可选地，可以将一些电能引导至一个或多个不同车辆载荷，并可以将一些电能消散在电阻格栅中。
60.电力系统可以包括电机(例如，牵引电机)以及逆变器设备(对应于图7所示的电机和逆变器设备)。逆变器设备从电机接收车辆系统的动态制动产生的电能。电力系统可以包括储能设备、电阻格栅和/或车辆载荷以及与电阻格栅和/或车辆载荷电耦合的辅助逆变器318。
61.电力系统可以包括可变电阻部件320，其设置在逆变器设备、储能设备与电阻格栅和/或车辆载荷之间。在一个或多个实施例中，可变电阻部件可以称为斩波器或斩波器电路。可变电阻部件控制从逆变器设备到储能设备或电阻格栅和/或车辆载荷中的一个或二者的电能的传导的方向。例如，可变电阻部件可朝向储能设备引导电能的第一部分352，和/或可朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导电能的第二部分354。可变电阻部件可在一个或多个不同操作模式下运行以控制来自逆变器设备的电能的传导的方向。可变电阻部件的操作模式以及产生的电能的传导方向可以基于来自于逆变器设备的电能的量、来自于逆变器设备的电能的转移速率(例如，从逆变器设备引导电能的速率)、或储能设备的一个或多个特性(例如，储能设备的充电状态、储能设备所能容纳的总能量的量、储能设备的品牌和/或型号、储能设备的年龄、或储能设备接收电能的速率等)。
62.在一个或多个实施例中，电力系统可以包括与储能设备电耦合的容存设备(banking device)(未示出)。该容存设备可以是燃料电池、电容器组、或其他可以暂时接收和保持朝向储能设备引导的电能的其他储存设备。例如，容存设备可以设置在可变电阻部件和储能设备之间。容存设备可以接收来自于可变电阻部件的电能并可以储存、保持、维持等用于储能设备的电能。响应于储能设备的充电状态达到预定阈值，容存设备可以朝向储
能设备引导至少一些电能。例如，储能设备可以具有充电状态和/或具有禁止接收更多电能的电能量。容存设备可以暂时保持或维持一些电能直到储能设备的充电状态减少至预定阈值，表示储能设备能够和/或被允许接收更多电能。
63.图9示出了根据一个实施例提供的图8所示的电力系统的示意图的图表500。该图表示出了基于车辆系统的一个或多个运行条件在储能设备和/或电阻格栅/车辆载荷之间的电能的分布。该图表可以包括表示机车移动速度(例如，英里/小时)的水平轴504，表示增加的电力的第一垂直轴502，以及表示可变电阻部件的占空比的增加的百分比的第二垂直轴506。
64.数据线520表示可变电阻部件的占空比。该占空比可以用于确定朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量。控制器可以基于多个因素计算可变电阻部件的占空比。首先，在电阻格栅和/或车辆载荷中要消散的预估电力可以基于车辆系统通过动态制动产生的电力的量、储能设备的充电电流以及储能设备的电压。占空比可以基于格栅中要消散的预估电力、储能设备的充电电流、储能设备的电压、格栅电阻、储能设备的内阻、以及电力系统的附加杂散电阻。
65.数据线536表示电池的电压水平以及dc链路的电压，其中电池的电压大致等于电力系统的dc链路的电压(5％以内)。数据线538表示车辆系统的动态制动产生的电能(例如，制动电力)。数据线542表示朝向储能设备引导的电能的量(例如，储能设备充电功率)。数据线540表示朝向车辆系统的电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量。
66.图8所示的电力系统将储能设备的优先级设置为高于电阻格栅和/或车辆载荷。例如，电力系统可以首先将所有电能朝向储能设备引导，此后，响应于储能设备的充电状态达到预定阈值，将一些电能朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导。例如，在所示的实施例中，从移动速度s2到速度s3，可变电阻部件在第一操作模式下运行，且电力系统将所有电能朝向储能设备引导。从速度s3增加速度，可变电阻部件从第一操作模式将操作模式变更为在第二操作模式下运行，且电力系统将电能的第一部分朝向储能设备引导，同时，将电能的第二部分朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导。第一部分和/或第二部分内的电能的量可以基于车辆系统、储能设备以及电阻格栅和/或车辆载荷等的一个或多个因素和/或特性。
67.对于占空比，其可以确定或者至少作为一个因素，朝向储能设备引导的第一部分的电能的量以及朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量。第一部分电能的量(例如，朝向储能设备引导)可以基于车辆系统的动态制动的变化(例如，车辆系统通过动态制动产生的电力的量)、储能设备的充电状态(例如，储能设备的充电电流)、储能设备的类型或分类(例如，一种型号的储能设备可以具有比另一型号的另一储能设备更大的充电容量；一个型号所具有的其所接收的电能的转移速率不同于另一型号储能设备的转移速率等)等。在一个或多个实施例中，储能设备的总电量和/或转移速率可以基于储能设备的充电状态，且储能设备的充电状态可以在车辆系统运行中发生改变。例如，由于在车辆系统的一个或多个系统(推进和/或非推进系统)使用了储能设备中储存的一些电流，该充电状态出现下降(例如，储能设备中储存的电流的量)。
68.在一个实施例中，控制器可以基于下列公式确定和/或计算朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的数量：
69.p
g ＝ p
brake
ꢀ–ꢀ
p
b (如果 p
brake
》 pb)
ꢀꢀꢀꢀ
公式1
70.在公式1中，pg表示电阻格栅功率(power)；p
brake
表示数据线538指示的总电能(例如，制动功率(power))，pb表示储能设备(例如，电池)功率(power)。采用公式1可以确定当储能设备可接受容量(例如pb)小于制动电力(p
brake
)时朝向车辆系统的电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量。例如，储能设备能够包含或维持预定量的电能，以用于给车辆系统上的一个或多个系统(例如，推进系统和/或非推进系统等)提供电力。
71.可选地，控制器可以基于可变电阻从逆变器设备接收到的电能的总量以及响应于车辆系统的动态制动而改变的电能的总量改变可变电阻部件的操作模式从而改变朝向储能设备或电阻格栅和/或车辆载荷中的一个或二者引导的电能的传导方向或量。例如，如果电能的总量小于储能设备的可接受容量，朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量可以基于下列公式：
72.p
g ＝ d*v
batt2
/r
grid (如果p
brake
《 pb)
ꢀꢀꢀ
公式2
73.在公式2中，d表示可变电阻部件(例如，电力系统的斩波器)的占空比，v
batt
表示储能设备的电压，r
grid
表示电阻格栅和/或车辆载荷的电阻。图8所示的电力系统优先将电能朝向储能设备引导，然后将一些电能朝向车辆系统的电阻格栅和/或车辆载荷引导。此外，随着占空比百分数的增加(例如，车辆系统移动的速度的增加)，朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量或部分随着增加。例如，朝向电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量可以响应于朝向储能设备引导的电能的量的改变而改变。
74.在一个或多个实施例中，车辆系统的控制器可以监测车辆系统的动态制动产生的总电能量和/或储能设备的充电状态。可选地，控制器可以自动(例如，没有操作人员输入)控制可变电阻部件的操作以改变可变电阻部件的操作模式。改变可变电阻部件的操作模式改变了电能的传导方向，改变了朝向储能设备引导的电能的量和/或改变了朝向车辆系统的电阻格栅和/或车辆载荷引导的电能的量。
75.在一个实施例中，控制器可以控制可变电阻部件的操作以使其在第一操作模式下运行，从而将全部电能朝向储能设备引导。在另一个实施例中，控制器可以控制可变电阻部件的操作以使其在第二操作模式下运行，从而将至少一些电能朝向储能设备引导且将至少一些电能朝向电阻格栅和/或车辆载荷中的一个或二者引导。当可变电阻部件在第二操作模式下运行时朝向储能设备引导的电能的量可以基于储能设备的充电状态、来自于逆变器设备的电能的量等发生变化。在另一个实施例中，控制器可控制可变电阻部件的操作以使其在第三操作模式下运行，从而将所有电能朝向电阻格栅或车辆载荷引导或将一些电能朝向电阻格栅引导且将一些电能朝向车辆载荷引导。
76.控制器可以响应于总电能的变化、总电能超过预定阈值或总电能落在预定下限阈值以下改变可变电阻部件的操作模式。可选地，控制器可以向车辆系统的操作人员(例如，在车辆系统上和/或以外)指示可变电阻部件的操作模式需要改变。可选地，控制器可以引导操作人员如何手动改变可变电阻部件的操作模式。
77.参考图10，方法100包括步骤1010：控制多个储能设备中的两个或多个储能设备之间电能的转移，其中至少一个储能设备被设置在车辆系统上。该方法包括步骤1020：识别转移的转移限制；以及步骤1030：至少部分基于转移限制，改变转移特性。
78.参考图11，方法1100包括步骤1110：监测设置在一个或多个第一车辆系统上的一个或多个第一储能设备与设置在一个或多个第二车辆系统上的一个或多个第二储能设备
和/或一个或多个车辆系统外的能量转移配电站之间的电能的转移。根据一个示例，对具有车上发电机的第一车辆，例如柴油机车或具有燃料电池系统的车辆，与具有车上储能设备的第二车辆，例如电池电力机车，之间的电能转移进行监测。该方法包括步骤1120：识别关于下列一个或多个方面的转移限制(a)从一个或多个第一车辆系统到第二车辆系统和/或能量转移配电站的电能转移，或(b)从能量转移配电站到一个或多个第一和/或第二车辆系统上的一个或多个第一和/或第二储能设备的电能转移。该方法包括步骤1130：基于转移限制改变所述一个或多个第一和/或第二车辆系统上设置的一个或多个第一和/或第二储能设备与能量转移配电站之间的电能的转移量或转移速率中的一个或多个。能量转移速率可以例如基于电力的可获得性、成本以及预期的需求。能量转移速率可以取决于例如通过调度和/或合同条款来确定的车辆系统的优先级。
79.从能量转移配电站到车辆系统的电能的转移存在许多限制。电能的转移例如受到电缆或导电路径限制的制约。这些导线、电缆和/或电力线的限制制约了车辆之间或车辆与电网之间的转移的电能数量，该限制包括在车辆之间和/或电网和车辆之间沿着导电路径的正向温度系数(ptc)材料。该ptc材料具有随温度变化的电阻或电阻率。例如，随着材料的温度上升，材料对于电流具有上升的电阻。当材料温度和/或环境温度上升时，这会降低、限制或以其他方式控制电流的传导。
80.电能的转移例如受到车辆系统之上和之外的储能设备的年龄或容量的制约。能量转移配电站的年龄或容量可能是电能转移的一个限制因素。温度和/或湿度等环境因素可以限制电能的转移。一个或多个其他车辆系统对电能的需求限制了向车辆系统或其他车辆系统的电能转移。设施可以包括一个或多个仅可以将电能转移到一个或多个车辆系统而不是接收电能的能量转移配电站。
81.向任何车辆系统进行的电能的转移会受到转移优先级的限制。例如，车辆系统可以按照先进先出(fifo)安排接收电能的转移。作为另一个示例，车辆系统中一个或多个可以按照合同交付时间或按照车辆系统的划分类别接收电能的转移。例如，客运车辆系统可以在货运车辆系统之前接收电能的转移。车辆系统可以具有名称或类别，其例如包括标准或高级用于指示车辆系统何时和/或如何接收电能的转移。控制中心可以基于多种因素对设施中的不同车辆系统的电能转移进行优先级排序。这些因素例如包括等待时间、交付时间、货物类型、和/或即将到来的行程的细节。车辆系统可以传送转移限制(例如，利用行程优化器(to)系统，(从wabtec公司购买)或分布式电力(dp)(locotrol dp可以从wabtec公司购买)或编组管理器(cm)(编组管理器系统可以从wabtec公司购买)。车辆系统可以采用积极车辆控制系统(例如，可商购的积极列车控制(ptc)为来自于wabtec公司的i-etms)来传送转移限制。车辆可以利用车上和/或车外通信系统进行通信。通信可以在车辆之间、路边设备和车辆之间以及车辆和后台系统之间进行。
82.控制中心可以与计划到达设施的一个或多个车辆系统进行通信，以确定一个或多个车辆系统的充电需求。控制中心可以根据例如一个或多个车辆系统的尺寸、所运输的货物以及一个或多个车辆系统即将行驶经过的地形来计算到达的一个或多个车辆系统的需求。控制中心可以基于例如设施内的和/或计划到达设施的一个或多个车辆系统的车辆优先级、货物数量和/或重量以及后续的行程细节(路面坡度、弯道、计划到达时间等)来确定或计算到达的车辆的能量需求。如果控制中心确定或计算发现即将到来的需求非常巨大，
控制中心可以在已经位于设施中的低优先级车辆系统的能量转移配电站进行储能以提供给需求较高的即将到来的车辆系统。控制中心可以与到达设施的车辆系统在其到达时与其沟通有关电力转移的任何限制，且到达的车辆可以基于限制改变其运行以管理其电能的使用。控制中心可以向设施中的车辆系统传送关于电力转移的任何限制，使得车辆系统能够在离开设施之前管理其充电需求。
83.控制中心可以确定和/或计算各个能源的成本或价格。成本和价格具有经时变化特性。例如，控制中心可以确定或计算各个能源的成本或价格随着峰值电力需求和/或电能转移时可用的例如可再生能源等其他能源的可获得性而变化。控制中心可以给在设施中接收电能转移的车辆系统的所有人和/或操作人员的账户开具账单或计入借方。
84.可以将能源的成本或价格传送给计划到达的车辆系统，使得该计划到达的车辆系统可以考虑该价格或成本对其运行做出改变。例如，一个或多个车辆系统可以改变提供给驱动系统或辅助系统的能量的量以在抵达设施时其系统上储能设备(例如，电池系统)处于较高充电状态，从而减少在设施处需要的能量的量。
85.根据一个示例，包括单个车辆的车辆系统进入具有能量转移配电站的设施的服务区，控制中心(a)基于能量转移配电站的年龄和/或容量和/或配电站的电气连接线(例如电缆)控制向车辆系统进行的电能转移，(b)基于车辆系统的系统上储能设备的年龄和/或容量控制电能的转移，(c)基于电能的成本和/或价格控制向车辆系统进行的电能的转移，和/或(d)基于能量转移配电站的年龄和/或容量和/或配电站的电气连接线、车辆系统的系统上储能设备的年龄和/或容量、和/或电能的价格和/或成本，将电能转移回到公用设施、本地发电机和/或现场储能设备。
86.根据一个示例，包括单个车辆的车辆系统进入设施中，该设施中有多个其他车辆系统。控制中心可以根据如上所述(a)-(d)进行操作。此外，单个车辆系统可以根据上述(a)-(d)将电能转移到多个车辆系统中的任何一个。
87.根据一个示例，包括多个车辆的车辆系统进入到包括能量转移配电站的设施中。控制中心可以根据上述(a)-(d)进行操作。控制中心可以(e)基于车辆系统的系统上储能设备的限制、年龄和/或容量来控制电能的转移。例如，系统上电气连接线(例如电缆)具有更高容量用于转移电能，因此从连接到多车辆系统的第一车辆的能量转移配电站电气连接线(例如电缆)获取更少的电能，而从连接到多车辆系统的第二车辆的另一能量转移配电站电气连接线(例如电缆)获取更多的电能。该转移包括系统上电气连接线(例如电缆)用于将一些电能从多车辆系统的第二车辆发送到第一车辆。可以向多车辆系统的其他车辆进行转移。控制中心可以(f)基于转移限制以及多车辆系统中不同车辆中的系统上储能设备(例如电池)之间的系统上电气连接线(例如电缆)的年龄和/或容量，来控制从多车辆系统向公用设施、地方发电机和/或现场储能设备进行的电能转移。例如，系统上电缆可以具有更高容量用于传送电流，因此利用车辆系统和设施之间的较弱电缆向设施传递较少电流或不传送电流，相反，利用从车辆系统到站点的更强和/或更高容量电缆将电流从车辆系统转移到设施。
88.根据一个示例，多车辆系统进入配有能量转移配电站的设施，该设施中存在多个其他单个或多车辆系统。控制中心可以依据上述(a)-(f)进行操作。
89.根据一个示例，可以对接近中的车辆系统的移动进行控制以增加捕获的、并从该
车辆传导至其他车辆和/或电网的电能的数量。不是使车辆系统滑行停止到停靠站，而是使得车辆系统以更快速度接近设施并动态地更强地制动(相对于滑行停止)，从而通过动态制动再产生更多能量。关于是滑行进入设施还是更快到达并更强制动的决策可以基于电网和/或设施中的储能设备接受因更高速度接近和动态地更强制动引起的附加能量的能力。如何接近设施的决策可以基于：如果悬链线或第三导轨可用且车辆系统具有到悬链线或第三导轨的可用连接线则是否有向悬链线或第三导轨卸载电力(超过系统上储能设备可接受的量)的能力。
90.可以给非电池电动车辆(例如，电池电动机车或bel)增设系统(例如，工具包)以卸载在接近设施中获得的动态制动电力(允许改造有系统或工具包的车辆更快接近并动态的更强制动)。这些车辆其上仅有格栅，因此这些车辆通过增设的系统或工具包对动态制动产生的电能获得100％的效率。
91.参考图12，控制中心和车辆系统的控制器可以在各种计算设备、服务器、处理单元及系统上实现，其中，这些计算设备、服务器、处理单元及系统包括用于储存和执行例如编程指令、代码等计算机可读指令的适当的处理机制以及计算机可读介质。计算设备、服务器、处理单元及系统可以位于不同位置。例如，车辆系统上的计算机可以与系统外计算机或另一车辆系统上的计算机协调。如图9所示，提供了计算系统环境902中的计算机900、944。计算系统环境902可以包括但不限于具有用于适当操作、执行代码以及创建和传送数据的部件的至少一个计算机。例如，计算机包括处理单元904(具有一个或多个处理器)，其可以执行以适当数据形式和格式接收的基于计算机的指令。该处理单元可以采用一个或多个处理器形式，该一个或多个处理器以串联、并联或其他方式执行代码以适当实现基于计算机的指令。
92.为了便于计算机各部件之间的适当数据通信以及处理信息，利用系统总线906。该系统总线可以是多种总线结构中的任何一个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、或利用各种总线架构中的任何一个的局部总线。该系统总线可以通过各种接口促进各种部件(无论是内部还是计算机外部)之间的数据和信息通信，具体如下所述。
93.计算机包括各种离散的计算机可读介质部件。例如，计算机可读介质可以包括由计算机可以访问的任何介质，例如，易失性介质、非易失性介质、可移除介质、不可移除介质等。计算机可读介质可以包括计算机存储介质，例如以任何方法或技术实现的用于存储例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的介质、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦可编程只读存储器(eeprom)、闪存、或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)，或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储、或其他磁存储设备或其他可以用于存储所需信息并且可以由计算机900访问的介质。进一步，计算机可读介质可以包括通信介质，例如计算机可读指令、指令结构、编程模块或采用其他运输机制的其他数据，且包括任何信息提供介质、有线介质(例如有线网络和直接有线连接)以及无线介质。计算机可读介质可以包括所有机器可读介质，但暂时性传播信号除外。以上任何的组合包含在计算机可读介质的范围内。
94.计算机可以包括具有计算机存储介质的系统内存/系统存储器908，其采用临时性和非临时性存储器形式，例如rom和ram。具有适当基于计算机的程序的基础输入/输出系统(bios)有助于在计算机内的各部件之间传输信息，并被存储在rom中。系统存储器的ram部
分包括数据和程序模块，其可以被处理单元访问或当前被处理单元例如操作系统、应用程序接口、应用程序、程序模块、程序数据以及其他基于指令的计算机可读代码。
95.计算机可以包括其他可移除或不可移除、易失性或非易失性计算机存储介质产品。例如，计算机可以包括不可移除存储器接口910，其可以与硬盘驱动器912即不可移除、非易失性磁性介质进行通信并对其进行控制；以及可移除的、非易失性存储器接口914，其可以与磁盘驱动单元916(其对可移除、非易失性磁盘918进行读取并写入)、光盘驱动单元920(对例如cd rom等可移除、非易失性光盘922进行读取并写入)、通用串行总线(usb)端口921进行通信并对其进行控制，以便与可移除存储器卡923等结合使用。在示例性计算系统环境中可以采用其他可移除或不可移除、易失性或非易失性计算机存储介质，包括但不限于磁带盒、dvd、数字视频磁带、固态ram、固态rom等。这些可移除或不可移除、易失性或非易失性磁性介质通过系统总线与计算机的处理单元和其他部件通信。驱动器及其相关计算机存储介质提供操作系统、计算机可读指令、应用程序、数据结构、程序模块、程序数据及其他基于指令的计算机可读代码的存储以用于计算机900(无论系统存储器中信息和数据的重复版本或不是重复版本)。
96.用户可以利用某些可连接的或可操作的输入设备，例如键盘924、鼠标926等通过用户输入接口928将命令、信息和数据输入到计算机中。用户可以处于设施的控制中心。用户可以在设施中或处于到设施的途中的车辆系统上。可以利用各种输入设备，例如麦克风、跟踪球、操纵杆、触摸垫、触摸屏、扫描仪等，且包括任何促进数据和信息从外部来源输入到计算机中的任何布置。输入设备通过耦合到系统总线的用户输入接口连接到处理单元，但可以通过其他接口或总线结构例如平行端口、游戏端口或通用串行总线(usb)连接。可以通过某些输出设备，例如显示器930(可视地以电子形式显示信息和数据)，打印机932(以物理的方式采用打印形式显示信息和数据)、扬声器934(以声音的形式以可听见的方式提供信息和数据)等以可理解的形式或格式向用户展示或提供数据和信息。所有这些输出设备通过耦合到系统总线的输出接口936与计算机通信。外围输出设备的任何一个可以提供给用户信息和数据。
97.计算机通过构成计算机一部分的通信设备940或与计算机远程的通信设备940在网络环境938中运行。该通信设备可以通过计算机的其他部件操作或通过通信接口942与计算机的其他部件通信。在这种架构下，计算机可以连接到或以其他方式与一个或多个远程计算机通信，例如，远程计算机944。该远程计算机可以是个人计算机、智能手机、服务器、路由器、网络个人计算机、对等设备、或其他通用网络节点。通过利用适当的通信设备，例如调制解调器、网络接口或适配器等，计算机可以运行其中或通过网络通信。适当的网络包括局域网(lan)和广域网(wan)，但可以包括其他网络，例如虚拟私有网络(vpn)、mesh网络、can总线以及基于应用专用标准选择的其他网络。
98.如此处所用，术语“处理器”和“计算机”以及相关术语，例如“处理设备”、“计算设备”以及“控制器”等不仅限于现有技术中称为计算机的集成电路，而是还可以指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(plc)、现场可编程门阵列、应用专用集成电路以及其他可编程电路。适当存储器包括例如计算机可读介质。计算机可读介质例如可以是随机存取存储器(ram)和计算机可读非易失性介质，例如闪存等。术语“非暂时性计算机可读介质”表示实现为在设备中短期和长期存储例如计算机可读指令、数据结构、编程模块及子模块或其他
数据等信息的有形的基于计算机的设备。因此，此处所描述的方法可以被编码为可执行指令，该指令体现在有形的、非暂时性、计算机可读介质中，包括但不限于存储设备和/或存储器设备。当处理器执行该指令时促使处理器执行所述方法中的至少一部分。这样，该术语包括有形的、计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机储存设备，包括但不限于易失性和非易失性介质以及可移除和不可移除介质，例如固件、物理和虚拟存储设备、cd-rom、dvd以及其他数字来源例如网络或互联网等。
99.在一个实施例中，此处所描述的控制器或系统可以部署有局部数据采集系统，且可以采用机器学习来实现基于推导的学习结果。控制器可以通过根据一组数据(包括各种传感器提供的数据)做出数据驱动预测并适应，来从中学习并基于该组数据做出决策。在实施例中，机器学习可以包括通过机器学习系统执行多个机器学习任务，例如有监督学习、无监督学习以及强化学习等。有监督学习包括将一组示例输入和期望输出呈现给机器学习系统。无监督学习包括基于学习算法利用模式检测和/或特征学习等方法对其输入进行结构化处理。强化学习包括利用机器学习系统在动态环境中执行然后提供有关正确和错误决策的反馈。在示例中，机器学习可以包括基于机器学习系统的输出的多个其他任务。在示例中，该任务可以是机器学习问题，例如分类、回归、聚类、密度估算、降维、异常检测等。在示例中，机器学习可以包括多个数学和统计学技术。在示例中，许多类型的机器学习算法可以包括基于决策树的学习、关联规则学习、深度学习、人工神经网络、遗传学习算法、归纳逻辑编程、支持向量机(svm)、贝叶斯网络、强化学习、表示学习、基于规则的机器学习、稀疏字典学习、相似性与度量学习、学习分类器系统(lcs)、逻辑回归、随机森林、k-均值、梯度提升、k-最近邻(knn)、先验算法等等。在一些实施例中，可以使用一些机器学习算法(例如，用于解决基于自然选择的约束和无约束优化问题)。在一个示例中，可以采用算法解决混合整数规划的问题，其中一些分量被限制为整数值。可以将算法和机器学习技术和系统用于计算智能系统、计算机视觉、自然语言处理(nlp)、推荐系统、强化学习、构建图模型等。在一个示例中，可以采用机器学习用于做出判定、计算、比较、行为分析等。
100.在一个实施例中，控制器可以包括应用一个或多个策略的策略引擎。这些策略可以至少部分基于特定设备或环境的特性。对于控制策略，神经网络可以接收许多个环境和任务相关参数的输入。这些参数例如可以包括关于操作设备的操作输入、来自于传感器的数据、位置和/或位置数据等。可以对神经网络进行训练以基于这些输入产生输出，其中输出表示设备或系统应该采取的以实现操作目标的动作或动作序列。在一个实施例的操作中，通过神经网络的参数处理输入以在输出节点产生表示该动作为期望的动作的数值，由此实现判定。该动作可以转换为引起车辆运行的信号。这可以通过反向传播、前馈过程、闭环反馈或开环反馈来实现。可选地，控制器的机器学习系统不是使用反向传播而是采用演化策略技术调节人工神经网路的各种参数。控制器可以利用神经网络架构，其函数不是总是利用反向传播可以求解，例如非凸函数。在一个实施例中，神经网络具有一组表示节点连接的权重的参数。可以生成该网络的许多副本，然后对参数做出不同调整，并且做出模拟。一旦获取各种模型的输出，则利用确定的成功度量对其性能进行评估。选择最佳模型，并且车辆控制器执行该计划以实现期望的输入数据从而反映出预测的最佳结果场景。此外，成功度量可以是优化结果的组合，其中该优化结果可以相互被衡量。
101.控制器可以控制多个储能设备中的两个或多个储能设备之间的电能的转移。至少
一个储能设备被设置在车辆系统上。控制器可以识别转移的转移限制，并至少部分基于转移限制改变转移特性。
102.转移限制可以是下列方面的电压限制或电流限制：(a)将电能转移给车辆系统的电能转移配电站，或(b)电能转移配电站到车辆系统的电气连接线。转移限制可以是至少一个系统上储能设备的电压限制或电流限制中的一个或多个。转移限制可以是从一个或多个电能源的电压可获得性或电流可获得性中的一个或多个。转移限制可以是电能的成本或价格中的一个或多个。转移限制可以是一个或多个环境条件。转移限制可以是两个或多个储能设备的优先级排序。转移特性可以是两个或多个储能设备之间的电能的转移量或转移速率中一个或多个。第一储能设备可以是设置在车辆系统上，第二储能设备可以是位于车辆系统以外。第一储能设备可以位于第一车辆系统上，而第二储能设备可以位于第二车辆系统上。可以通过公用广域电网(utility macrogrid)、公用微电网(utility microgrid)、车辆系统或其他车辆系统中的一个或多个执行在两个或多个储能设备之间的电能转移。
103.至少部分基于优先级排序因素进行优先级排序。优先级排序因素可以包括两个或多个储能设备开始电能的转移的顺序、两个或多个储能设备要接收电能的转移的时间表、两个或多个储能设备中的每个所需的充电、车辆系统运行时电能的转移的可用性、预测的电能转移、车辆系统的分类或车辆系统的货物的一个或多个，和/或车辆系统的所有人或操作人员的分类。
104.控制器可以基于电能转移的当前需求或电能转移的预期需求中的一个或多个改变转移限制。控制器可以控制车辆系统的多个车辆之间的电能的转移。控制器可以控制多个车辆系统之间的电能的转移。控制器可以控制车辆系统和与该车辆系统电连接的一个或多个其他车辆系统之间的电能的转移。车辆系统和一个或多个其他车辆系统可以电性传导式连接。车辆系统和一个或多个其他车辆系统可以电性电感式连接。转移限制可以包括该车辆系统以及一个或多个其他车辆系统上的各个储能设备的可获得充电。
105.系统包括控制器，其用于监测设置在一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备与一个或多个车辆系统以外的能量转移配电站之间的电能转移。控制器可以识别下列一个或多个方面的转移限制：(a)从一个或多个车辆系统到能量转移配电站的电能的转移，或(b)从能量转移配电站到一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备的电能的转移。控制器可以基于转移限制改变一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备与能量转移配电站之间的电能的转移量或转移速率的一个或多个。
106.转移限制可以包括能量转移配电站与一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备之间的一个或多个电气连接线的电压限制或电流限制的一个或多个。转移限制可以包括一个或多个储能设备的电压限制或电流限制的一个或多个。转移限制可以包括能量转移配电站的电压限制或电流限制中的一个或多个。转移限制可以包括一个或多个环境条件。转移限制可以包括一个或多个车辆系统对电能的一个或多个需求。
107.控制器可以至少部分基于下列方面来改变转移量或转移速率的一个或多个：来自于计划到达一个或多个能量转移配电站的一个或多个车辆系统的预测电能转移量、一个或多个车辆系统的优先级排序、一个或多个车辆系统要接收电能转移的时间表、一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备的所需充电、在车辆系统运行期间电能的转移的可用性、车辆系统的分类或车辆系统的货物的一个或多个，和/或一个或多个车辆系统的所有人
或操作人员的分类。
108.可以通过公用广域电网、公用微电网、一个或多个车辆系统外的一个或多个储能设备或者一个或多个车辆系统中的一个或多个来执行能量转移配电站和一个或多个车辆系统上一个或多个储能设备之间的电能转移。控制器可以控制车辆系统的多个车辆之间的电能的转移。控制器可以控制多个车辆系统之间的电能的转移。系统可以包括一个或多个车辆系统以外的、且与能量转移配电站电连接的一个或多个储能设备。
109.控制器可以控制从一个或多个车辆系统到一个或多个能量转移配电站的电能的转移。控制器可以控制一个或多个车辆系统的多个车辆之间的电能的转移。控制器可以控制多个车辆系统之间的电能的转移。多个车辆系统可以电性传导式连接。多个车辆系统可以电性电感式连接。控制器可以在多个车辆系统之间传送转移限制。控制器可以确定电能转移的成本或价格中的一个或多个。
110.方法包括控制多个储能设备中的两个或多个储能设备之间的电能转移，其中至少一个储能设备被设置在车辆系统上；并且识别转移的转移限制。该方法可以包括至少部分基于转移限制改变转移特性。
111.转移限制可以包括对下列方面的电压限制或电流限制中的一个或多个：(a)将电能转移给车辆系统的电能转移配电站，或(b)电能转移配电站到车辆系统的电气连接线。转移限制可以包括至少一个系统上储能设备的电压限制或电流限制中的一个或多个。转移限制可以包括从一个或多个电能源的电压可获得性或电流可获得性中的一个或多个。转移限制可以包括电能的成本或价格中的一个或多个。转移限制可以包括一个或多个环境条件。转移限制可以包括两个或多个储能设备的优先级排序。转移特性可以包括两个或多个储能设备之间的电能的转移量或转移速率中一个或多个。
112.第一储能设备可以是设置在车辆系统上，第二储能设备可以是位于车辆系统以外。可以将电能从第一储能设备转移到第二储能设备。第一储能设备可以位于第一车辆系统上，而第二储能设备可以位于第二车辆系统上。第一储能设备和/或第二储能设备可以是燃料电池。可以通过公用广域电网、公用微电网、车辆系统或其他车辆系统中的一个或多个执行在两个或多个储能设备之间的电能转移。方法可以包括将电能从一个或多个储能设备转移到微电网。
113.方法可以包括至少部分基于优先级排序因素确定优先级排序。优先级排序因素包括两个或多个储能设备开始电能的转移的顺序、两个或多个储能设备要接收电能的转移的时间表、两个或多个储能设备中的每个所需的充电、车辆系统运行时电能的转移的可用性、预测的电能转移、车辆系统的分类或车辆系统的货物的一个或多个，和/或车辆系统的所有人或操作人员的分类。
114.电能可以是交流电。该方法可以包括在电能转移过程中将交流电转换为直流电。该方法可以包括基于电能转移的当前需求或电能转移的预期需求中的一个或多个改变转移限制。该方法可以包括控制车辆系统的多个车辆之间的电能的转移。该方法可以包括控制多个车辆系统之间的电能的转移。该方法可以包括在多个车辆系统之间传送转移限制。该方法可以包括控制车辆系统和与该车辆系统电连接的一个或多个其他车辆系统之间的电能的转移。
115.车辆系统和一个或多个其他车辆系统可以电性传导式连接。车辆系统和一个或多
个其他车辆系统可以电性电感式连接。转移限制可以包括该车辆系统以及一个或多个其他车辆系统上的各个储能设备的可获得充电。
116.方法可以包括监测一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备与一个或多个车辆系统之外的能量转移配电站之间电能的转移以及识别关于以下一个或多个方面的转移限制：(a)从一个或多个车辆系统到能量转移配电站的电能转移，或(b)从能量转移配电站到一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备的电能转移。该方法可以包括基于转移限制改变一个或多个车辆系统上设置的一个或多个储能设备与能量转移配电站之间的电能的转移量或转移速率中的一个或多个。
117.转移限制可以包括能量转移配电站与一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备之间的一个或多个电气连接线的电压限制或电流限制的一个或多个。转移限制可以包括一个或多个储能设备的电压限制或电流限制的一个或多个。转移限制可以包括能量转移配电站的电压限制或电流限制中的一个或多个。转移限制可以包括一个或多个环境条件。转移限制可以包括一个或多个车辆系统对电能的一个或多个需求。
118.该方法可以包括至少部分基于下列方面改变转移量或转移速率中的一个或多个：来自于计划到达一个或多个能量转移配电站的一个或多个车辆系统的预测电能转移量、一个或多个车辆系统的优先级排序、一个或多个车辆系统要接收电能的转移的时间表、一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备的所需的充电、车辆系统运行时电能转移的可用性、车辆系统的分类或车辆系统的货物的一个或多个，和/或一个或多个车辆系统的所有人或操作人员的分类。
119.可以通过公用广域电网、公用微电网、一个或多个车辆系统上的一个或多个储能设备或一个或多个车辆系统中的一个或多个来执行在能量转移配电站与一个或多个车辆系统上一个或多个储能设备之间的电能转移。
120.该方法可以包括控制车辆系统的多个车辆之间的电能转移。该方法可以包括控制多个车辆系统之间的电能的转移。一个或多个车辆系统之外的一个或多个储能设备可以电连接到能量转移配电站。该方法可以包括控制一个或多个车辆系统到一个或多个能量转移配电站的电能的转移。该方法可以包括控制一个或多个车辆系统的多个车辆之间的电能的转移。该方法可以包括控制多个车辆系统之间的电能的转移。多个车辆系统可以电性传导式连接。多个车辆系统可以电性电感式连接。该方法可以包括在多个车辆系统之间传送转移限制。该方法可以包括确定电能的转移的成本或价格中的一个或多个。
121.在一个实施例中，控制器可以确定充电可用的总电能量并将其与其确定的控制区域内的各种设备的当前充电需求比对。控制器可以将一些充电需求相对于其他充电需求设定更高或更低优先级。控制器可以基于优先级需求将总可用电能的一部分分配给设备。通过实现本发明的实施例界定充电电力分配的上端。可以基于运行需求的优先级提供充电电力分配的下端。例如，直接利用电力的设备(不是用于充电)可以是系统上的一个载荷，其一直需要电力以运行。由此，如果其需要电力以运行，其优先级顺序是最高的。具有需要充电的电池的设备可以需要最低电量或需要通过即将确定的用途来确定的充电状态形式电力。电池可以具有最佳充电(c-)率且具有可用的充电窗口，由此控制器可以用该窗口来确定如何最佳地给设备的电池充电并仍然满足需求。实施例然后可以通知控制器关于除了电池的绝对c-率产生的充电上限以外的其他充电因素。其他充电因素可以至少包括充电设备的能
力及可用的充电电力。
122.虽然本说明书(包括权利要求)中使用了术语“包括”、“包括”、“被包括”、“包含”的任何一个或全部，它们应该被解释为指出了所述特征、整数、步骤或部件的存在但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或部件的存在。单数形式的“一个”、“一”以及“所述”包括复数形式，除非上下文明确另有规定。“可选的”或“可选地”是指后续所描述的事件或情况可能发生或不发生，且该描述可以包括事件发生的实例以及其不发生的实例。如整个说明书和段落所用的近似语言可以被用于修改任何定量表示，该表示可以被允许发生改变而不会导致其相关基本功能的改变。相应地，由“大约”、“大致”、“近似地”等术语修饰的数值不仅限于所指定的精确数值。在至少一些实施例中，近似语言可以对应测量数值所用的仪器的精度。这里及其整个说明书和段落中，范围限制可以组合或互换，这些范围可以被识别并包括其中所含的所有子范围，除非上下文或语言另外规定。
123.本说明书采用示例公开了包括最佳方式在内的本发明的实施例，并使得本领域普通技术人员能够实施这些实施例，其中包括制作或使用任何设备或系统，并执行任何所含方法。本权利要求限定了本公开的可专利范围，且包括本领域普通技术人员所能想到的其他示例。如果该这些其他示例具有与权利要去的字面语言一致的结构要素或包括等价的结构要素且仅与权利要求的字面语言存在非实质性不同，则该其他示例落入本权利要求的范围。

技术特征：
1.一种控制器(102)，被配置为：控制多个储能设备(144、156)中的两个或多个储能设备(144、156)之间的电能的转移，其中，至少一个所述储能设备(156)被设置在车辆系统(100、300)上；识别所述转移的转移限制；以及，至少部分基于所述转移限制改变转移特性。2.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，所述转移限制包括以下的一个或多个：(a)将电能转移给所述车辆系统(100、300)的电能转移配电站或(b)从所述电能转移配电站到所述车辆系统(100、300)的电气连接线，的电压限制或电流限制中的一个或多个；所述车辆系统上的所述至少一个储能设备的电压限制或电流限制中的一个或多个；一个或多个电能源的电压可获得性或电流可获得性中的一个或多个；电能的成本或价格中的一个或多个；一个或多个环境条件；或所述两个或多个储能设备(144、156)的优先级排序。3.根据权利要求2所述的控制器(102)，其中，所述控制器(102)至少部分基于优先级排序因素确定所述优先级排序，其中，所述优先级排序因素包括：所述两个或多个储能设备(144、156)开始电能的转移的顺序；所述两个或多个储能设备(144、156)要接收电能的转移的时间表；所述两个或多个储能设备(144、156)中的每个的所需充电；在所述车辆系统(100、300)运行期间，电能的转移的可用性；预测的电能转移；所述车辆系统(100、300)的分类或所述车辆系统(100、300)的货物中的一个或多个；以及所述车辆系统(100、300)的所有人或操作人员的分类。4.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，所述转移特性包括以下中的一个或多个：所述两个或多个储能设备(144、156)之间的电能的(a)转移量或(b)转移速率；或(c)所述车辆系统(100、300)上的各储能设备的可获得充电。5.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，第一储能设备设置在所述车辆系统(100、300)上且第二储能设备设置在所述车辆系统(100、300)以外。6.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，通过公用广域电网、公用微电网、所述车辆系统(100、300)或其他车辆系统(100、300)中的一个或多个执行在所述两个或多个储能设备(144、156)之间的电能的转移。7.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，所述控制器(102)被配置为基于电能转移的当前需求或电能转移的预期需求中的一个或多个改变所述转移限制。8.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，所述控制器(102)被配置为控制所述车辆系统(100、300)的多个车辆之间的电能的转移。9.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，所述控制器(102)被配置为控制多个车辆系统(100、300)之间的电能的转移。10.根据权利要求1所述的控制器(102)，其中，所述控制器(102)被配置为控制所述车辆系统(100、300)和与所述车辆系统(100、300)电连接的一个或多个其他车辆系统(100、
300)之间的电能的转移。

技术总结
一种控制器(102)，其可以控制多个储能设备(144；156)中的两个或多个储能设备(144；156)之间的电能的转移，其中，至少一个储能设备被设置在车辆系统(100；300)上；及识别该转移的转移限制。控制器(102)可以至少部分基于转移限制改变转移特性。转移限制改变转移特性。转移限制改变转移特性。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：IP传输控股公司
技术研发日：2023.01.28
技术公布日：2023/7/31