(57)【要約】【課題】ハイブリッド型の電気的運搬手段にパワー供給するエネルギー蓄積デバイスを充電する。【解決手段】モータ駆動回路は、第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）と、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）と、電圧インバータ（１３４）と、外部エネルギーソース（１３２）から電気エネルギーを受け取る入力デバイス（１２４）と、結合用システム（１１６）を含む。結合用システム（１１６）は、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）を介して第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）に電気エネルギーを移行する第１の構成と、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）を介して第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）から電圧インバータ（１３４）に電気エネルギーを移行する第２の構成を有している。【選択図】図１
2010104226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを供給するように構成された第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）と、
第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）に結合された双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）と、
双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）に結合された電圧インバータ（１３４）と、
外部エネルギーソース（１３２）から電気エネルギーを受け取るように構成された入力デバイス（１２４）と、
入力デバイス（１２４）に、第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）に、かつ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）に結合された結合用システム（１１６）であって、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）を介して第１のエネルギー蓄積（１０２）デバイスに電気エネルギーを移行するように構成された第１の構成を有しており、かつ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）を介して第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）から電圧インバータ（１３４）に電気エネルギーを移行するように構成された第２の構成を有している結合用システム（１１６）と、
を備えるモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項２】
電圧インバータ（１３４）に電気エネルギーを供給するように構成された第２のエネルギー蓄積デバイス（１３８）をさらに備える請求項１に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項３】
前記第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）はバッテリーと燃料電池のうちの一方を備えており、かつ前記第２のエネルギー蓄積デバイス（１３８）はバッテリーとウルトラキャパシタのうちの一方を備えている、請求項２に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項４】
前記第１のエネルギー蓄積デバイス（１０２）はエネルギー出力を最大化するように構成されており、かつ前記第２のエネルギー蓄積デバイス（１３８）はパワー出力を最大化するように構成されている、請求項２に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項５】
前記結合用システム（１１６）は、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）を介して第２のエネルギー蓄積デバイス（１３８）に電気エネルギーを移行するように構成された第３の構成を有する、請求項２に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項６】
前記双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）は第１の双方向バック／ブースト変換器を備える、請求項２に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項７】
第１の双方向バック／ブースト変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）に結合された第２の双方向バック／ブースト変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）をさらに備えており、該第１及び第２の双方向バック／ブースト変換器（１０６、１５８、１６０、１６２）は、第２のエネルギー蓄積デバイス（１３８）を充電するための電圧を調整するように構成されている、請求項６に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項８】
前記結合用システム（１１６）は、接触器（１５０、１５２、１５４、１９４、１９６、１９８、２０２、２０４、２０６、２０８、２１４、２１６、２１８、２２０、２３４、２４０、２４２）と半導体スイッチ（１１８）からなる群より選択された１つまたは複数の結合用デバイスを備える、請求項１に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項９】
前記入力デバイス（１２４）は、
電気プラグ（１３０）を受け容れるように構成されたレセプタクル（１２８）と、
レセプタクル（１２８）に結合された電圧整流器（１２６）と、
を備えている、請求項１に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【請求項１０】
前記入力デバイス（１２４）はさらに、電圧整流器（１２６）とレセプタクル（１２８）の間に結合させた変成器（２２２）を備える、請求項９に記載のモータ駆動回路（１００、１４２、１４８、１５６、２００、２１２、２３２、２３８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には、ハイブリッド型の電気的運搬手段に関し、またより具体的にはハイブリッド型の電気的運搬手段にパワー供給するために使用されるエネルギー蓄積デバイスを充電するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド型電気的運搬手段は、内燃機関と典型的には牽引バッテリーなどのエネルギー蓄積デバイスによりパワー供給された電気モータとを組み合わせている。こうした組み合わせによれば燃焼機関と電気モータがそれぞれ効率を高めたそれぞれのレンジで動作可能となることによって全体的な燃料効率を上昇させることができる。例えば、電気モータは静止スタートからの加速の際の効率がよいことがある一方、燃焼機関はハイウェイ駆動など一定のエンジン動作が持続される期間において効率がよいことがある。初期加速をブーストするための電気モータを有することによって、ハイブリッド型運搬手段の燃焼機関をより小型にしかつより燃料効率を高くすることが可能となる。
【０００３】
純粋に電気的な運搬手段は典型的には、蓄積しておいた電気エネルギーを用いて運搬手段を推進させる電気モータにパワー供給している。純粋に電気的な運搬手段は１つまたは複数の蓄積電気エネルギーソースを用いることがある。例えば、第１の蓄積電気エネルギーソースを用いてより長期的なエネルギーを提供することがある一方、第２の蓄積電気エネルギーソースを用いて、例えば加速のためなどより大パワーのエネルギーを提供することがある。
【０００４】
プラグイン式ハイブリッド型電気的運搬手段は、牽引バッテリーを再充電するために外部ソースからの電気エネルギーを使用するように構成されている。これによれば、牽引バッテリーを再充電するために内燃機関を動作させなければならない時間量が削減されることによって燃料の節約となる。こうした運搬手段は、オンロードやオフロードの運搬手段、ゴルフカート、フォークリフト、公益トラックを含むことがあるが、公益網などの外部エネルギーソースからの電気エネルギーを運搬手段のオンボード牽引バッテリーに移行させるためにオフボードの静止型バッテリー充電器とオンボードバッテリー充電器のいずれを使用することもできる。プラグイン式ハイブリッド型旅客運搬手段は典型的には、例えば公益網などの外部エネルギーソースからの牽引バッテリーの再充電を容易にするための回路及び接続を含む。典型的にはそのバッテリー充電回路は、ブースト変換器、高周波数フィルタ、チョッパ、インダクタ及び別の電気的構成要素を含む。運搬手段の動作中には一般に使用しないこれらの追加的な構成要素は運搬手段のコスト及び重量を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３７３１９５号
【特許文献２】米国特許第５５８９７４３号
【特許文献３】米国特許第５９０３４４９号
【特許文献４】米国特許第６３３１３６５号
【特許文献５】米国特許第６７３７８２２号
【特許文献６】米国特許第７０４９７９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、オンボード電気蓄積デバイスと外部ソースの間のエネルギーの移行のみを専らとする構成要素の数を低減させるように外部ソースからプラグイン式運搬手段のオンボード電気蓄積デバイスへの電気エネルギーの移行を容易にするための装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、モータ駆動回路は、電気エネルギーを供給するように構成された第１のエネルギー蓄積デバイスと、第１のエネルギー蓄積デバイスに結合された双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器と、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器に結合された電圧インバータと、外部エネルギーソースから電気エネルギーを受け取るように構成された入力デバイスと、を含む。モータ駆動回路はさらに、入力デバイスに結合され、第１のエネルギー蓄積デバイスに結合され、かつ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器に結合された結合用システムを含む。この結合用システムは、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器を介して第１のエネルギー蓄積デバイスに電気エネルギーを移行するように構成された第１の構成を有し、かつ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器を介して電圧インバータに第１のエネルギー蓄積デバイスからの電気エネルギーを移行するように構成された第２の構成を有する。
【０００８】
本発明の別の態様では、第１のエネルギー蓄積デバイスを提供する工程と、第１のエネルギー蓄積デバイスに第１の双方向バック／ブースト変換器を結合させる工程と、第１の双方向バック／ブースト変換器に入力デバイスを結合させる工程と、を含む製造方法を提供する。この入力デバイスは外部エネルギーソースから電気エネルギーを受け取るように構成されている。本方法はさらに、第１の双方向バック／ブースト変換器に対して、第１のエネルギー蓄積デバイスに対してかつ入力デバイスに対して１つまたは複数の結合用デバイスを結合させる工程であって、１つまたは複数の結合用デバイスは電気エネルギーに対して第１の双方向バック／ブースト変換器を介して第１のエネルギー蓄積デバイスを充電させるように構成されており、かつ第１のエネルギー蓄積デバイスからの電気エネルギーを第１の双方向バック／ブースト変換器を介して電圧インバータに移行させるように構成されている結合工程を含む。
【０００９】
本発明のまた別の態様では、牽引システムは、運搬手段を推進するように構成された電気モータと、電気モータにＡＣパワー信号を供給するように構成された電圧インバータと、を含む。本システムはさらに、電圧インバータにＤＣパワー信号を供給するように構成されたモータ駆動回路を含む。このモータ駆動回路は、第１のバッテリーと該第１のバッテリーに結合された第１の双方向バック／ブースト変換器を有しており、この第１の双方向バック／ブースト変換器は第１のインダクタ及び第１のトランジスタを有する。このモータ駆動回路はさらに、外部エネルギーソースから電気エネルギーを受け取るように構成された入力デバイスを有しており、かつ入力デバイス及び第１の双方向バック／ブースト変換器を介して外部エネルギーソースが第１のバッテリーに結合されるような第１の構成を有する結合用システムを有している。この結合用システムはさらに、第１の双方向バック／ブースト変換器を介して第１のバッテリーが電圧インバータに結合されているような第２の構成を有する。
【００１０】
本発明に関する別の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【００１１】
図面では、本発明を実施するために目下のところ企図されている実施形態を図示している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図２】本発明の別の実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図３】本発明の別の実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図４】本発明の別の実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図６】本発明の別の実施形態に従った図５に示した牽引システムの代替的実施形態の図である。
【図７】本発明の別の実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図８】本発明の別の実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【図９】本発明の一実施形態に従った牽引システムを表した概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示した本発明の一実施形態では、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段あるいは静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム１００を表している。牽引システム１００は、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６のインダクタ１０４に結合させた、バッテリー、燃料電池、ウルトラキャパシタ、その他とし得る第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を含む。インダクタ１０４は、直列接続された第１のトランジスタ１０８及び第２のトランジスタ１１０に結合されている。トランジスタ１０８、１１０の各々は、第１及び第２のダイオード１１２、１１４のそれぞれと逆並列で結合させている。結合用システム１１６は、例えば接触器、リレー、半導体スイッチ、その他とし得るスイッチ１１８を含む。スイッチ１１８は、第１のトランジスタ１０８に結合させる第１の位置１２０と第２の位置１２２を有する。スイッチ１１８が第１の位置１２０にあるとき、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６は、ダイオード整流器１２６と、ＤＣまたはＡＣ電気エネルギーの移行のために外部エネルギーソース１３２の電気プラグ１３０、１３１に接続するように構成されたレセプタクル１２８、１２９と、を含む入力デバイス１２４に結合される。本発明の一実施形態では、プラグ１３０、１３１を組み込んだ電気コード１３３は、外部エネルギーソース１３２に結合されて該外部エネルギーソース１３２を入力デバイス１２４と電気接続させてＤＣまたはＡＣ電気エネルギーを移行するための差し込み口（図示せず）に結合されることがある。外部エネルギーソース１３２は、例えば公益網とすることがある。スイッチ１１８が第２の位置１２２にあるとき、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６は、電気モータ１３６を駆動するためにＤＣパワーをＡＣパワーに変換する３相ＤＣ対ＡＣ電圧インバータ１３４に結合される。本発明の実施形態は３相電圧インバータに限定されるものではなく、これより多くの相数や少ない相数をもつ電圧インバータを含むこともある。
【００１４】
本発明の一実施形態では、電圧インバータ１３４に対して、バッテリー、燃料電池、ウルトラキャパシタ、その他とし得る第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（破線で図示）を結合させている。双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６は双方向バック／ブースト変換器とすることがある。このために双方向バック／ブースト変換器１０６は、２つのトランジスタ１０８、１１０に跨って結合させたコンデンサ１４０（破線で図示）を含むことがある。外部エネルギーソース１３２からの電圧を用いてエネルギー蓄積デバイス１０２、１３８を充電する際に、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６は、外部エネルギーソース１３２とエネルギー蓄積デバイス１０２、１３８の間のエネルギー移行を制御するように電圧の調節またはバック変換を可能にさせている。従来のバッテリー充電器と比較して力率（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）が上昇すると、蓄積デバイス１０２、１３８に対するより効率のよいエネルギー移行が得られる。
【００１５】
ＡＣ電力システムの力率は、皮相電力に対する有効電力の比であると定義され、０と１の間の数として表現することや、０と１００の間のパーセント値で表現することができる。有効電力とは、その回路がある具体的な時間で仕事を実行する能力である。皮相電力とは回路の電流と電圧の積である。負荷内に蓄積されてソースに戻されるエネルギーのため、あるいはソースから引き出された電流の波の形状を歪ませるような非線形負荷のために、皮相電力は有効電力より大きくなる可能性がある。力率がより小さい回路は力率がより大きい回路と比べて実行する仕事は小さくなる。したがって力率がより低い回路に対しては、同じ量の仕事を実行するのにより高い電圧または電流が入力される。
【００１６】
正弦波の電流及び電圧を有する回路では、電流と電圧の間の位相が異なるために力率が低下することがある。エネルギー移行力率を上昇させるために負荷が引き出すパワー量を制御するように切り替えモードの電源を構成させることがある。幾つかの用途では、例えばバック／ブースト変換器を含む電源などの切り替えモード電源により、そこから出力される電流を制御しこれによってその電流波形をそれから出力される電圧波形に比例させている。例えばバック／ブースト変換器は、電圧波形の正弦波と同位相の正弦波となるようにその電流波形を整形することがある。ブースト変換器は、出力ライン電圧と同位相でありかつ周波数が同じ電流を引き出しながら一定のＤＣバス出力ライン電圧を維持するように制御することが可能である。
【００１７】
動作時においてスイッチ１１８は、通常の運搬手段操作（すなわち、モータ駆動）時に第２の位置１２２に配置される。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２はＤＣ電圧を双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６に供給し、これによりＤＣ電圧を逓増すなわちブーストさせる。電気モータ１３６を駆動させるために、ブーストされたＤＣ電圧は電圧インバータ１３４によってＡＣ電圧に変換される。同様に、通常の運搬手段操作の間（すなわち、回生制動と呼ぶことが多い減速または制動中）では、電気駆動モータ１３６が電気発電機の役割をしていると共に、ＡＣ電圧が電圧インバータ１３４においてＤＣ電圧に変換されかつＤＣ電圧が双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６に供給されており、この双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６によってＤＣ電圧を逓降すなわちバックさせかつ第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を部分的に再充電するためにこのＤＣ電圧が供給される。
【００１８】
外部ソース１３２から第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を再充電する間、スイッチ１１８は第１の位置１２０に配置される。プラグ１３０、１３１は公益網などの外部エネルギーソース１３２からのパワーをレセプタクル１２８、１２９を通してダイオード整流器１２６に移行する。本発明の一実施形態では、ダイオード整流器１２６はＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換しこのＤＣ電圧によって、第１のトランジスタ１０８、第２のダイオード１１４及びインダクタ１０４を通して第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を充電する電流が生成される。スイッチ１１８を第２の位置１２２にトグル移動させることによって、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２はＤＣ電圧を双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６に供給し、これによってＤＣ電圧がブーストされると共に第２のエネルギー蓄積デバイス１３８を充電するためにこのブースト済みＤＣ電圧がスイッチ１１８を通して供給される。
【００１９】
図２に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム１４２を表している。牽引システム１００及び１４２に共通の素子や構成要素については、同じ参照番号を対比させて適宜検討することにする。図３〜８ではまた、共通の構成要素について同じ参照番号を対比させながら検討している。スイッチ１１８は、図１に示すように第１のトランジスタ１０８に直接結合させるのではなく、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６のインダクタ１０４に直接結合させている。第１の位置１４４では、スイッチ１１８によって双方向ＤＣ対ＤＣ変換器１０６が第１のエネルギー蓄積デバイス１０２に結合される。第２の位置１４６では、スイッチ１１８によって双方向変換器１０６が入力デバイス１２４に結合される。
【００２０】
動作時においてスイッチ１１８は、通常の運搬手段操作（すなわち、モータ駆動や回生制動）時は第１の位置１４４に配置される。図１に関連して記載した実施形態の場合と同様に、モータ駆動の間、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２によりＤＣ電圧が双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６に供給され、この双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６によってＤＣ電圧を逓増すなわちブーストさせ、次いでこれが第２のエネルギー蓄積デバイス１３６に出力されて電圧インバータ１３４によってＡＣ電圧に変換され電気モータ１３６が駆動される。図１と同様に回生制動の間、モータ１３６は発電機の役割をしていると共に、電気エネルギー及びパワーがインバータ１３４を通して移行されて第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）を部分的に再充電し、かつ電気エネルギー及びパワーは双方向ＤＣ−ＤＣ変換器１０６（バックモードで動作する）を通して移行されて第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を部分的に再充電する。
【００２１】
スイッチ１１８を第２の位置１４６に配置させるとインダクタ１０４が入力デバイス１２４に結合される。ダイオード整流器１２６は、ＤＣ充電信号を双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６に提供し、これがブースト済み充電ＤＣ信号を出力して第２のエネルギー蓄積デバイス１３８を充電する。スイッチ１１８を第１の位置１４４にトグル移動させることによって、電気エネルギーを第２のエネルギー蓄積デバイス１３８から第１のトランジスタ１０８、ダイオード１１４及びインダクタ１０４を通して移行し第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を充電することができる。
【００２２】
図３に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは別の静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム１４８を表している。この実施形態では、結合用システム１１６は、第１、第２及び第３の接触器（それぞれ、１５０、１５２及び１５４）を含む。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第１の接触器１５０を通してインダクタ１０４に直接結合可能であり、かつ第２の接触器１５２を通して第１のトランジスタ１０８に直接結合可能である。第１のトランジスタ１０８は、第３の接触器１５４を通して第２のエネルギー蓄積デバイス１３８に直接結合可能である。
【００２３】
動作時において第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第２の接触器１５２が閉鎖状態にありかつこれ以外の２つの接触器１５０、１５４が開放状態にあるときに充電される。外部エネルギーソース１３２からの電気エネルギーは、インダクタ１０４、第１の接触器１５２及び双方向変換器１０６（第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を充電するためのブースト変換器の役割をする）を通って流れる。このブーストモードにあるときは、トランジスタ１１０は高頻度で切り替わり、また逆ダイオード１１２は「フリーホイーリング」ダイオードの役割をする。第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）は、第３の接触器１５４が閉鎖状態にありかつこれ以外の２つの接触器１５０、１５２が開放状態にあるときに充電される。一例として、公益網からの電気エネルギーは、ダイオード整流器１２６によってＤＣ信号に変換されて、インダクタ１０４、第３の接触器１５４及び双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６（第２のエネルギー蓄積デバイス１３８を充電するためのブースト変換器の役割をする）を通って流れる。第１及び第２のエネルギー蓄積デバイス１０２、１３８は、第２及び第３の接触器１５２、１５４を閉鎖しかつ第１の接触器１５０を開放することによって同時に充電できることが企図される。
【００２４】
運搬手段がモータ駆動モードにあるとき、接触器１５０及び１５４は閉鎖状態にありかつこれ以外の接触器１５２は開放状態にある。モータ駆動の間、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２によってＤＣ電圧が接触器１５０を通って、ＤＣ信号をブーストさせる双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６に供給される。変換器１０６からのＤＣパワー信号は第３の接触器１５４を通って流れる。電気モータ１３６を駆動させるために、変換器１０６及び第２のエネルギー蓄積デバイス１３８からのＤＣパワーは電圧インバータ１３４によってＡＣ信号に変換される。回生制動時の動作は上述したのと同様であり、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１０６が、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を部分的に充電するようにＤＣ対ＡＣ電圧インバータ１３４のＤＣ側からのより高い電圧をより低い電圧までバックさせている。
【００２５】
図４に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム１５６を表している。牽引システム１５６は、第１、第２及び第３の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２を並列に結合させて含む。変換器１５８〜１６２はそれぞれ、牽引システム１５６の第１、第２及び第３のインダクタ１６４、１６６、１６８を含む。変換器１５８は、牽引システム１５６の第１及び第２のトランジスタ１７０、１７２と第１及び第２のダイオード１７４、１７６とを含む。変換器１６０は、牽引システム１５６の第３及び第４のトランジスタ１７８、１８０と第３及び第４のダイオード１８２、１８４とを含む。変換器１６２は、牽引システム１５６の第５及び第６のトランジスタ１８６、１８８と第５及び第６のダイオード１９０、１９２とを含む。各トランジスタ１７０、１７２、１７８、１８０、１８６、１８８はそれぞれのダイオード１７４、１７６、１８２、１８４、１９０、１９２と逆並列で結合されている。双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８〜１６２の各々は双方向バック／ブースト変換器とすることがある。
【００２６】
結合用システム１１６は、第１、第２及び第３の接触器１９４、１９６及び１９８のそれぞれを含む。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第２のインダクタ１６６に対して、第３のインダクタ１６８に対して、かつ第１の接触器１９４を通して第１のインダクタ１６４に対して直接結合可能である。第２の接触器１９６は第１のトランジスタ１７０と第１のエネルギー蓄積デバイス１０２の間に結合されている。第３の接触器１９８は、第１のトランジスタ１７０と電気モータ１３６に結合された３相電圧インバータ１３４との間に結合されている。
【００２７】
動作時において第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第２の接触器１９６が閉鎖状態にありかつこれ以外の２つの接触器１９４、１９８が開放状態にあるときに充電される。外部エネルギーソース１３２は、ＤＣパワー信号を提供するか、あるいは例えば公益網からのＡＣパワー信号を提供しこれがダイオード整流器１２６によってＤＣ信号に変換される。このＤＣ信号は、インダクタ１６４、第１の接触器１９６及び双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８を通って第１のエネルギー蓄積デバイス１０２まで流れる。
【００２８】
第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）は、第３の接触器１９８が閉鎖状態にありかつこれ以外の２つの接触器１９４、１９６が開放状態にあるときに充電される。この場合に、公益網により提供される得るようなＡＣパワー信号が、ダイオード整流器１２６によってＤＣ信号に変換される。このＤＣ信号は双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８（第１のインダクタ１６４、第２のトランジスタ１７２、第１のダイオード１７４）を通りかつ第３の接触器１９８を通って第２のエネルギー蓄積デバイス１３８まで流れる。運搬手段がモータ駆動しているとき、第２の接触器１９６は開放状態にありかつこれ以外の２つの接触器１９４、１９８は閉鎖状態にある。このモードにあるとき、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２によってそれぞれ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２のインダクタ１６６、１６８、１６４の各々にＤＣ信号が供給される。３つの電圧変換器１５８、１６０、１６２の各々は第１のエネルギー蓄積デバイス１０２からのＤＣ信号をブーストさせ、このブースト済み電圧を電圧インバータ１３４に出力し、ここで得られたＤＣ信号が電気モータ１３６の駆動に適したＡＣ信号に変換される。必要なパワーに応じてブースト変換器のうちの１つまたはすべてが使用されることがある。必要なパワーが低ければ、全体的な部品負荷効率を上昇させるために変換器のうちの１つだけを使用することが可能である。複数の変換器が使用される場合、これらの切り替えを交互にして実効切り替え周波数を上昇させ、これにより第１のエネルギー蓄積デバイス１０２やその他任意のＤＣバスフィルタ（図示せず）上のリップル電流及び電圧を低減させている。回生制動の間の動作は上述したのと同様であり、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２がバックモードで動作し、電圧インバータ１３４を通過した後でモータ１３６が発生させる電圧を低減させている。
【００２９】
図５に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは別の静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム２００の一実施形態を表している。結合用システム１１６は、第１、第２、第３及び第４の接触器２０２、２０４、２０６、２０８を含む。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第１の接触器２０２を通して第１のインダクタ１６４に、また第２の接触器２０４を通して第２のインダクタ１６６に直接結合可能である。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は第３のインダクタ１６８に直接結合されている。３つの双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２の出力は電圧インバータ１３４に結合されており、電圧インバータ１３４は次に電気モータ１３６に結合されている。プラグ１３０、１３１のためのレセプタクル１２８、１２９を有する入力デバイス１２４は、公益網などの外部ＡＣ電源とし得る外部エネルギーソース１３２からの電力を受け取るように構成されている。入力デバイス１２４の端子の一方は、第４の接触器２０８を通して第２のインダクタ１６６に直接結合可能であり、また入力デバイス１２４の第２の端子は、第３の接触器２０６を通して第１のインダクタ１６４に直接結合可能である。
【００３０】
本発明の代替的な一実施形態では、入力デバイス１２４はさらに、システム２００を外部エネルギーソース１３２から分離するための変成器２１０（破線で図示）を含む。典型的には、電気差し込み口によって１２０ボルトＡＣまたは２４０ボルトＡＣが提供される。変成器２１０は、入力デバイス１２４の公益網電圧を１２０Ｖａｃや２４０Ｖａｃから４８０Ｖａｃ以上まで逓増するように構成することが可能である。このより高い電圧によればエネルギー蓄積デバイス１０２、１３２をより迅速に充電することが可能となる。
【００３１】
動作時において第１のエネルギー蓄積デバイス１０２と第２のエネルギー蓄積デバイス１３８の両者は、第３及び第４の接触器２０６、２０８が閉鎖状態にありかつ第１及び第２の接触器２０２、２０４が開放状態にあるときに充電される。外部エネルギーソース１３２は入力デバイス１２４の位置でシステム２００に電圧を供給する。整流器を備えずに、第１及び第２の双方向電圧変換器１５８、１６０を用いて２つのフルブリッジ位相脚（位相脚の一方はトランジスタ１７８、１８０でまた第２の位相脚は１７０及び１７２で構成されている）の間に結合されているＡＣソースを介してＡＣ入力電圧をＤＣ電圧に変換する。２つの双方向ＤＣ−ＤＣ変換器１５８、１６０にある２つの位相脚の動作は、電気モータ１３６がＡＣ電圧を発生させまた電圧インバータ１３４がＤＣ電圧を発生させている回生制動モードの間におけるＤＣ対ＡＣ電圧インバータ１３４の３つの位相脚のうちの２つに関する動作と同様であることに留意されたい。
【００３２】
運搬手段がモータ駆動しているとき、第１及び第２の接触器２０２、２０４は閉鎖状態にあり、かつ第３及び第４の接触器２０６、２０８は開放状態にある。この場合に、第１及び第２の接触器２０２、２０４を閉じると第１のエネルギー蓄積デバイス１０２がそれぞれの双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２の第１、第２及び第３のインダクタ１６４、１６６、１６８に結合されることになる。変換器１５８、１６０、１６２は第１のエネルギー蓄積デバイス１０２からのＤＣ電圧をブーストさせ、このブースト済みＤＣ電圧を電圧インバータ１３４及び第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）に出力する。電圧インバータ１３４はＤＣ電圧を電気モータ１３６の駆動に適したＡＣ電圧に変換する。
【００３３】
図６は、図５に示した牽引システム２００の代替的一実施形態を表している。この実施形態では、外部エネルギーソース１３２がＤＣ電源であって、単一の双方向ＤＣ−ＤＣ変換器（例えば、１６０と１５８のうちの一方）を利用するか、あるいはより高パワー充電の用途ではリップル電流を最小化して充電器効率をさらに増大させるのに有利な非同期のスタガー型切り替えを用いて２つの双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６０、１５８を並列モードで利用するかのいずれかとなる。ＤＣ電源１３２の第１の正端子２０５はプラグ１３０、１３１及びレセプタクル１２８、１２９を通して、単一ＤＣ対ＤＣブースト変換器の動作に関して図示した接触器２０８などの接触器に直接接続されている。しかし正端子２０５はこれに代わって、単一ＤＣ対ＤＣブースト変換器の動作に関する接触器２０６（破線で図示）に接続されることがある。より高パワーの動作では正端子２０５を、プラグ１３０、１３１及びレセプタクル１２８、１２９を通して接触器２０８と２０６の両方に接続させることがある。ＤＣ電源１３２の負端子２０９はプラグ１３１及びレセプタクル１２９を通して、牽引システム２００の共通ライン２１１に直接接続されている。
【００３４】
第１のエネルギー蓄積デバイス１０２や第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）を充電するために、第１の正端子２０５は接触器２０８を通じて第２の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６０にＤＣパワーを供給する。第１の正端子２０５に対して接触器２０６も接続されていれば、第１の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８にＤＣパワーが供給される。ＤＣパワーは第２のエネルギー蓄積デバイス１３８に直接流れ、またトランジスタ１８６及びインダクタ１６８を通して第１のエネルギー蓄積デバイス１０２まで流れる。
【００３５】
運搬手段がモータ駆動しているとき、接触器２０４及び接触器２０２（存在する場合）は閉鎖状態にあり、かつ接触器２０８及び接触器２０６（存在する場合）は開放状態にある。この場合に、接触器２０２、２０４を閉じることによって双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２のそれぞれの第１、第２及び第３のインダクタ１６４、１６６、１６８に対する第１のエネルギー蓄積デバイス１０２の結合が得られる。変換器１５８、１６０、１６２は第１のエネルギー蓄積デバイス１０２からのＤＣ電圧をブーストし、このブースト済みＤＣ電圧を電圧インバータ１３４及び第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）に出力する。電圧インバータ１３４はＤＣ電圧を電気モータ１３６の駆動に適したＡＣ電圧に変換する。
【００３６】
図７に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム２１２を表している。結合用システム１１６は、第１、第２、第３及び第４の接触器２１４、２１６、２１８、２２０を含む。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第１の接触器２１４を通して第１のインダクタ１６４に、また第２の接触器２１６を通して第２のインダクタ１６６に直接結合可能である。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は第３のインダクタ１６８と直接結合させている。３つの双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２の出力は、電圧インバータ１３４に結合させており、この電圧インバータ１３４は一方、電気モータ１３６に結合させている。入力デバイス１２４はダイオード整流器１２６ではなく、レセプタクル１２８、１２９に結合させた分離変成器２２２を有している。分離変成器２２２は第１のインダクタ巻き線２２４及び第２のインダクタ巻き線２２６を含む。第２のインダクタ巻き線２２６は第３の接触器２１８を通して、第１の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８の第１と第２のトランジスタ１７０、１７２間のノード２２８に直接結合可能である。第２のインダクタ巻き線２２６もまた第４の接触器２２０を通して、第２の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６０の第３と第４のトランジスタ１７８、１８０間のノード２３０に直接結合可能である。この実施形態では、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２及び第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）に関する外部ＡＣ電源１３２との接続による充電動作の間に、図５に示すような双方向ＤＣ−ＤＣ変換器インダクタ１６４、１６６の代わりに変成器巻き線インダクタンスが用いられる。
【００３７】
動作時において第１のエネルギー蓄積デバイス１０２と第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）の両方は、第３及び第４の接触器２１８、２２０が閉鎖状態にありかつ第１及び第２の接触器２１４、２１６は開放状態にあるときに充電される。分離変成器２２２及びインダクタ巻き線２２４、２２６の構成に応じて、入力デバイス１２４を通じた外部エネルギーソース１３２からの電圧は１２０Ｖａｃ、２４０Ｖａｃ、４８０Ｖａｃ、あるいはこれより高いある電圧とすることができる。双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６０、１５８からの２つのフル位相脚の動作は、変成器巻き線インダクタンスを用いてフル位相トランジスタブリッジ回路の中点に印加されるＡＣ電圧を変換しており、この動作はモータ１３６からのＡＣ電圧がインバータ１３４においてＤＣ電圧に変換される回生制動操作時におけるＤＣ対ＡＣ電圧インバータ１３４の動作と同様である。この同じＤＣ電圧はまた第３の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６２の第５のトランジスタ１８６及び第３のインダクタ１６８にも供給され、バック動作モードにおいて双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６２を用いて第１のエネルギー蓄積デバイス１０２が充電される。
【００３８】
運搬手段または静止型電気駆動システムがモータ駆動しているとき、第１及び第２の接触器２１４、２１６は閉鎖状態にあり、かつ第３及び第４の接触器２１８、２２０は開放状態にある。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２によってＤＣ電圧は、第１の接触器２２０を通して第１のインダクタ１６４に供給され、また第２の接触器２１６を通して第２のインダクタ１６６に供給され、また直接に第３のインダクタ１６８に供給される。３つの双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２はＤＣ電圧をブーストさせてこのブースト済み電圧を、ＤＣ電圧を電気モータ１３６の駆動に適したＡＣ電圧に変換する電圧インバータ１３４に供給している。
【００３９】
図８に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム２３２を表している。結合用システム１１６は接触器２３４を含む。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、接触器２３４を通して第１のインダクタ１６４に直接結合可能であり、また第２及び第３のインダクタ１６６、１６８に直接結合されている。入力デバイス１２４は、レセプタクル１２８、１２９を第１の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８に結合させているパワーバス２３６を含む。本発明の一実施形態では入力デバイス１２４は、ダイオード整流器１２６とレセプタクル１２８、１２９に結合された任意選択の変成器２２２（破線で図示）とを含む。
【００４０】
動作時において第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、接触器２３４を開放し第１のエネルギー蓄積デバイス１０２と入力デバイス１２４の間の直接の並列接続を除去することによって充電される。第２のエネルギー蓄積デバイス１３８は、ブーストモードで動作する双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８によって充電される。蓄積デバイス１０２は、バックモードで動作する双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６０と１６２のいずれか、あるいは両方によって同時に充電することが可能である。一実施形態では、外部電源１３２によりＡＣ電圧が入力デバイス１２４に提供されており、ここでその信号がダイオード整流器１２６によってＤＣ電圧に変換される。本発明の代替的実施形態では、外部エネルギーソース１３２がＤＣ電源であり、これによってＤＣ電圧が入力デバイス１２４に供給される。ダイオード整流器１２６からのＤＣ信号は第１のインダクタ１６４、第１のトランジスタ１７０及び第１のダイオード１７４を通って第２のエネルギー蓄積デバイス１３８まで流れる。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２は、第２のインダクタ１６６及び第３のトランジスタ１７８あるいは第３のインダクタ１６８及び第５のトランジスタ１８６のいずれかを通して充電することが可能である。
【００４１】
運搬手段がモータ駆動しているときあるいは静止型電気駆動が外部ソース１３２に接続されていないときは、接触器２３４が閉じられかつレセプタクル１２８、１２９がプラグ１３０、１３１から外される。第１のエネルギー蓄積１０２デバイスによってＤＣ電圧が第１、第２及び第３の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２の第１、第２及び第３のインダクタ１６４、１６６、１６８に供給され、そのＤＣ電圧をブーストさせる。このブースト済みＤＣ電圧は、ＤＣ電圧を電気モータ１３６の駆動に適したＡＣ電圧に変換する電圧インバータ１３４に出力される。
【００４２】
システム２３２の代替的な一実施形態は、入力デバイス１２４のダイオード整流器１２６に結合させた分離変成器２２２（破線で図示）を含む。変成器２２２はその構成に応じて、外部エネルギーソース１３２により供給された電圧を逓増することが可能である。システム２３２への入力電圧を上昇させると、エネルギー蓄積デバイス１０２、１３８の充電に要する時間を短縮することができる。
【００４３】
図９に示した本発明の一実施形態は、プラグイン式電気的またはプラグイン式ハイブリッド型運搬手段などの運搬手段、あるいは静止型電気駆動システムで使用可能な牽引システム２３８を表している。第１及び第５のトランジスタ１７０、１８６は第２のエネルギー蓄積デバイス１３８と直接結合させている。結合用システム１１６は第１及び第２の接触器２４０、２４２を含む。第３のトランジスタ１７８は、第１の接触器２４０を通して第２のエネルギー蓄積デバイス１３８に直接結合可能である。第１の蓄積デバイス１０２は、第２の接触器２４２を通して第１及び第２のインダクタ１６４、１６６に直接結合可能であり、また第３のインダクタ１６８に直接に結合されている。入力デバイス１２４は、ダイオード整流器１２６と電気プラグ１３０、１３１向けのレセプタクル１２８、１２９とを含むと共に、外部エネルギーソース１３２から電気エネルギーを受け取るように構成されている。
【００４４】
動作時において第２のエネルギー蓄積デバイス１３８（存在する場合）は、第１及び第２の接触器２４０、２４２を開放することによって充電される。第２のエネルギー蓄積デバイス１３８が存在しない場合、ＤＣリンクフィルタ処理または平滑化機能を実行するＤＣ対ＡＣ電圧インバータ１３４と関連付けされた大きなＤＣリンクフィルタコンデンサ（図示せず）によってインバータ１３４の位置でＤＣ入力電圧をフィルタ処理することが可能であり、また電圧の値はその一部が双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６２を通じた第１のエネルギー蓄積デバイス１０２の充電に使用されるパワーによって調節される。外部エネルギーソース１３２は入力デバイス１２４を通して入力電圧をシステム２３８に供給する。必要であれば（すなわち、外部エネルギーソース１３２がＡＣエネルギーソースである場合）、ダイオード整流器１２６がＡＣ入力電圧をＤＣ信号に変換する。バックモードにあるとき（すなわち、入力電圧の瞬時値が第２のエネルギー蓄積デバイス１３８の電圧より高いとき）、入力デバイス１２４からの電気エネルギーは、第３の切替用トランジスタ１７８、第１及び第２のインダクタ１６４、１６６、第１及び第４のダイオード１７４、１８４（フリーホイールダイオード）を通して第２のエネルギー蓄積デバイス１３８に供給される。ブーストモードにあるとき（すなわち、入力電圧の瞬時値がエネルギー蓄積デバイス１３８の電圧より低いとき）、トランジスタ１７８は導通を継続すると共に、第２のトランジスタ１７２は第１の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８の出力を調節するように切り替えられる。入力デバイス１２４からの電気エネルギーは、第３のトランジスタ１７８、第１及び第２のインダクタ１６４、１６６、第１のダイオード１７４を通じて第２のエネルギー蓄積デバイス１３８に供給される。一般に、第１及び第２の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０からの出力電圧は、外部エネルギーソース１３２と第２のエネルギー蓄積デバイス１３８の間のエネルギー移行力率が最大となるレベルに制御され設定される。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を充電するためにエネルギーが第２のエネルギー蓄積デバイス１３８から、第３の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６２を通じて移行される。電気エネルギーは、第５のトランジスタ１８６の切り替え、第６のダイオード１９２のフリーホイーリング及び第３のインダクタ１６８を通じて第１のエネルギー蓄積デバイス１０２を充電するように流される。この配列によって入力ソースに対するバック動作とブースト動作の両方が可能となり、これによりＡＣ入力電圧レベルと無関係に入力ＡＣラインから正弦波に近い電流を引き出すこと（したがって、高力率を達成すること）が可能である。さらに、変換器１５８、１６０はバック動作もブースト動作も可能であるため実用上の任意のＤＣソース電圧に対応することができ、これにより充電システムが極めてフレキシブルとなる。
【００４５】
モータ駆動の間、第１及び第２の接触器２４０、２４２は閉鎖状態にある。第１のエネルギー蓄積デバイス１０２によってＤＣ電圧が第２の接触器２４２を通して第１及び第２の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０に供給され、また第３の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１６２に直接供給される。双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器１５８、１６０、１６２の各々は、第１のエネルギー蓄積デバイス１０２からのＤＣ電圧をブーストしてこのブースト済み電圧を、ＤＣ電圧を電気モータ１３６の駆動に適したＡＣ電圧に変換する電圧インバータ１３４に出力している。必要となるパワーに応じてブースト変換器のうちの１つまたは全部が使用されることがある。必要なパワーが低い場合、変換器のうちの１つだけを用いて全体的な部品負荷効率を上昇させることができる。複数の変換器を使用するときは、実効切り替え周波数を上昇させるようにその切り替えを交互に行い、これによって第１のエネルギー蓄積デバイス１０２や別の任意のＤＣバスフィルタ（図示せず）上のリップル電流及び電圧を低減させることができる。
【００４６】
本発明の一態様では、モータ駆動回路は、電気エネルギーを供給するように構成された第１のエネルギー蓄積デバイスと、第１のエネルギー蓄積デバイスに結合された双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器と、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器に結合された電圧インバータと、外部エネルギーソースから電気エネルギーを受け取るように構成された入力デバイスと、を含む。モータ駆動回路はさらに、入力デバイスに結合され、第１のエネルギー蓄積デバイスに結合され、かつ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器に結合された結合用システムを含む。この結合用システムは、双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器を介して第１のエネルギー蓄積デバイスに電気エネルギーを移行するように構成された第１の構成を有し、かつ双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器を介して電圧インバータに第１のエネルギー蓄積デバイスからの電気エネルギーを移行するように構成された第２の構成を有する。
【００４７】
本発明の別の態様では、第１のエネルギー蓄積デバイスを提供する工程と、第１のエネルギー蓄積デバイスに第１の双方向バック／ブースト変換器を結合させる工程と、第１の双方向バック／ブースト変換器に入力デバイスを結合させる工程と、を含む製造方法を提供する。この入力デバイスは外部エネルギーソースから電気エネルギーを受け取るように構成されている。本方法はさらに、第１の双方向バック／ブースト変換器に対して、第１のエネルギー蓄積デバイスに対してかつ入力デバイスに対して１つまたは複数の結合用デバイスを結合させる工程であって、１つまたは複数の結合用デバイスは電気エネルギーに対して第１の双方向バック／ブースト変換器を介して第１のエネルギー蓄積デバイスを充電させるように構成されており、かつ第１のエネルギー蓄積デバイスからの電気エネルギーを第１の双方向バック／ブースト変換器を介して電圧インバータに移行させるように構成されている結合工程を含む。
【００４８】
本発明のまた別の態様では、牽引システムは、運搬手段を推進するように構成された電気モータと、電気モータにＡＣパワー信号を供給するように構成された電圧インバータと、を含む。本システムはさらに、電圧インバータにＤＣパワー信号を供給するように構成されたモータ駆動回路を含む。このモータ駆動回路は、第１のバッテリーと該第１のバッテリーに結合された第１の双方向バック／ブースト変換器を有しており、この第１の双方向バック／ブースト変換器は第１のインダクタ及び第１のトランジスタを有する。このモータ駆動回路はさらに、外部エネルギーソースから電気エネルギーを受け取るように構成された入力デバイスを有しており、かつ入力デバイス及び第１の双方向バック／ブースト変換器を介して外部エネルギーソースが第１のバッテリーに結合されるような第１の構成を有する結合用システムを有している。この結合用システムはさらに、第１の双方向バック／ブースト変換器を介して第１のバッテリーが電圧インバータに結合されているような第２の構成を有する。
【００４９】
本発明について限られた数の実施形態に関連して詳細に記載してきたが、本発明が開示したこうした実施形態に限定されないことは容易に理解できよう。それどころか本発明は、ここまでに記載していないが本発明の精神及び趣旨に相応するような任意の数の変形形態、修正形態、置換形態、等価形態の機構を組み込むように修正することが可能である。さらに、本発明に関して様々な実施形態を記載しているが、本発明の態様は記載した実施形態のうちの一部のみを含むこともあり得ることを理解すべきである。したがって、本発明は上述の記述によって限定されるものと理解すべきではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１００  牽引システム
１０２  第１のエネルギー蓄積デバイス
１０４  インダクタ
１０６  双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器
１０８  第１のトランジスタ
１１０  第２のトランジスタ
１１２  第１のダイオード
１１４  第２のダイオード
１１６  結合用システム
１１８  半導体スイッチ
１２０  第１の位置
１２２  第２の位置
１２４  入力デバイス
１２６  ダイオード整流器
１２８  レセプタクル
１３０  プラグ
１３２  外部エネルギーソース
１３４  電圧インバータ
１３６  電気モータ
１３８  第２のエネルギー蓄積デバイス
１４０  コンデンサ
１４２  牽引システム
１４４  第１の位置
１４６  第２の位置
１４８  牽引システム
１５０  第１の接触器
１５２  第２の接触器
１５４  第３の接触器
１５６  牽引システム
１５８  第１の双方向ＤＣ対ＤＣ電圧変換器
１６０  第２の双方向ＤＣ対ＤＣ変換器
１６２  第３の双方向ＤＣ対ＤＣ変換器
１６４  第１のインダクタ
１６６  第２のインダクタ
１６８  第３のインダクタ
１７０  第１のトランジスタ
１７２  第２のトランジスタ
１７４  第１のダイオード
１７６  第２のダイオード
１７８  第３のトランジスタ
１８０  第４のトランジスタ
１８２  第３のダイオード
１８４  第４のダイオード
１８６  第５のトランジスタ
１８８  第６のトランジスタ
１９０  第５のダイオード
１９２  第６のダイオード
１９４  第１の接触器
１９６  第２の接触器
１９８  第３の接触器
２００  牽引システム
２０２  第１の接触器
２０４  第２の接触器
２０６  第３の接触器
２０８  第４の接触器
２１０  変成器
２１２  牽引システム
２１４  第１の接触器
２１６  第２の接触器
２１８  第３の接触器
２２０  第４の接触器
２２２  分離変成器
２２４  第１のインダクタ巻き線
２２６  第２のインダクタ巻き線
２２８  ノード
２３０  ノード
２３２  牽引システム
２３４  接触器
２３６  パワーバス
２３８  牽引システム
２４０  第１の接触器
２４２  第２の接触器
【図１】
2010104226.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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