(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両システム（１００）内の第１の接触器（２３６）および第２の接触器（２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）を備えるシステムであって、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）は、それぞれ、フロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）を、選択的に、前記車両システム（１００）のエネルギー・ストレージ・システム（２３０）に接続するよう構成され、前記フロントエンドバス（２１６）は、電力を外部電源（２０６）から受け取り、前記電力を変換器デバイス（２１８）にもたらすよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）に供給するよう構成され、前記ＤＣバス（２２８）は、前記車両システム（１００）の推進システム（２２０）に結合されるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の充電電圧にほぼ等しい、前記推進システム（２２０）に電力供給する指定の牽引電圧を有するよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に結合される場合、前記第２の接触器（２３８）を閉じるよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）にもたらし、それにより、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器（２３８）の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が制動している間、前記第２の接触器（２３８）を閉じる回生モード中に、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）を制御するよう構成される、
システム。
【請求項２】
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記第１の接触器（２３６）を閉じて、前記電力を、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）から前記変換器デバイス（２１８）に供給するよう構成され、前記システム（１００）はさらに、前記変換器デバイス（２１８）に動作可能に結合されるデバイス制御モジュール（２５４）を備え、前記デバイス制御モジュール（２５４）は、前記変換器デバイス（２１８）の動作を制御して、それにより、前記変換器デバイス（２１８）が、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）によって供給される前記電力の電圧を変更するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記変換器デバイス（２１８）に動作可能に結合されるデバイス制御モジュール（２５４）をさらに備え、前記デバイス制御モジュール（２５４）は、前記変換器デバイス（２１８）の動作を制御して、前記変換器デバイス（２１８）が前記外部電源（２０６）によって供給される前記電力の電圧を変更するよう構成される、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＤＣバス（２２８）の電圧パラメータを判断するよう構成され、前記スイッチ制御モジュール（２５０）に通信可能に結合される電圧モニタ（２５２、２５３）をさらに備え、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記電圧パラメータに基づいて、前記第１の接触器（２３６）を閉じるか、または前記第２の接触器（２３８）を閉じるかの少なくとも一方を判断するよう構成される、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
車両システム（１００）内の第１の接触器（２３６）および第２の接触器（２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）を備えるシステムであって、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）は、それぞれ、フロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）を、選択的に、前記車両システム（１００）のエネルギー・ストレージ・システム（２３０）に接続するよう構成され、前記フロントエンドバス（２１６）は、電力を外部電源（２０６）から受け取り、前記電力を変換器デバイス（２１８）にもたらすよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）に供給するよう構成され、前記ＤＣバス（２２８）は、前記車両システム（１００）の推進システム（２２０）に結合されるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の充電電圧にほぼ等しい、前記推進システム（２２０）に電力供給する指定の牽引電圧を有するよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に結合される場合、前記第２の接触器（２３８）を閉じるよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）にもたらし、それにより、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器（２３８）の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）に動作可能に結合されるエネルギー管理モジュール（２５６）をさらに備え、前記エネルギー管理モジュール（２５６）は、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）内に地絡が存在するかどうかを判断するよう構成される、
システム。
【請求項６】
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が、互いに選択的に接続される複数のエネルギー・ストレージ・ユニットを含む、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）のバイパス回路に動作可能に結合されるエネルギー管理モジュール（２５６）をさらに備え、前記エネルギー管理モジュール（２５６）は、前記バイパス回路を制御して、前記ストレージユニットの多数または少数を選択的に接続し、指定の電圧または電力を実現するよう構成される、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記電力は、前記電力が前記第２の接触器（２３８）を介して供給される場合、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の出力と、前記推進システム（２２０）の入力との間で、未変換状態で保持される、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
車両システム（１００）内の第１の接触器（２３６）および第２の接触器（２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）を備えるシステムであって、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）は、それぞれ、フロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）を、選択的に、前記車両システム（１００）のエネルギー・ストレージ・システム（２３０）に接続するよう構成され、前記フロントエンドバス（２１６）は、電力を外部電源（２０６）から受け取り、前記電力を変換器デバイス（２１８）にもたらすよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）に供給するよう構成され、前記ＤＣバス（２２８）は、前記車両システム（１００）の推進システム（２２０）に結合されるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の充電電圧にほぼ等しい、前記推進システム（２２０）に電力供給する指定の牽引電圧を有するよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に結合される場合、前記第２の接触器（２３８）を閉じるよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）にもたらし、それにより、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器（２３８）の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記電力は、前記電力が前記第２の接触器（２３８）を介して供給される場合、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の出力と、前記推進システム（２２０）の入力との間で、未変圧状態で保持される、
システム。
【請求項９】
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の出力から、前記推進システム（２２０）の入力への電力のみが、前記電力が前記第１の接触器（２３６）を通じて供給される場合に、前記変換器デバイス（２１８）によって変換される、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
車両システム（１００）内の第１の接触器（２３６）および第２の接触器（２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）を備えるシステムであって、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）は、それぞれ、フロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）を、選択的に、前記車両システム（１００）のエネルギー・ストレージ・システム（２３０）に接続するよう構成され、前記フロントエンドバス（２１６）は、電力を外部電源（２０６）から受け取り、前記電力を変換器デバイス（２１８）にもたらすよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）に供給するよう構成され、前記ＤＣバス（２２８）は、前記車両システム（１００）の推進システム（２２０）に結合されるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の充電電圧にほぼ等しい、前記推進システム（２２０）に電力供給する指定の牽引電圧を有するよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に結合される場合、前記第２の接触器（２３８）を閉じるよう構成され、前記変換器デバイス（２１８）は、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）にもたらし、それにより、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器（２３８）の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）をさらに備え、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、電力を複数のバスシステムに供給するよう構成されるエネルギーモジュールのセットを含み、エネルギーモジュールの前記セットは、専用モジュールと残りのモジュールとを含み、前記バスシステムのそれぞれは、各複数の前記専用モジュールから電力を排他的に供給され、各それぞれの複数の前記専用モジュールは、前記それぞれの複数の他の専用モジュールと電気的に並列であり、前記残りのモジュールは、前記残りのモジュールが、前記バスシステムの１つに電力を供給することから、前記バスシステムの別のバスシステムに電力を供給することに切り替えるよう構成されるように、負荷平衡するよう構成される、
システム。
【請求項１１】
車両システム（１００）の動力伝達系（２００）であって、
前記動力伝達系（２００）は、電力を外部電源（２０６）から受け取るよう構成される変換器デバイス（２１８）と、前記変換器デバイス（２１８）によって電気的に相互接続されるフロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）とを備え、前記変換器デバイス（２１８）は、前記電力を、前記外部電源（２０６）から、前記フロントエンドバス（２１６）を通じて受け取り、ＤＣ電力を、前記ＤＣバス（２２８）にもたらすよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、前記車両システム（１００）を動かすために牽引力をもたらすよう構成される推進システム（２２０）を備え、前記推進システム（２２０）は、前記ＤＣバス（２２８）に動作可能に接続され、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）から受け取るよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、第１および第２の接触器（２３６、２３８）をそれぞれ介して前記フロントエンドバス（２１６）および前記ＤＣバス（２２８）に選択的に接続されるよう構成されるエネルギー・ストレージ・システム（２３０）と、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）とを備え、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合に、前記第２の接触器（２３８）を閉じ、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を、前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記外部電源（２０６）から受け取る前記電力が、交流（ＡＣ）電力であり、前記変換器デバイス（２１８）が、前記ＡＣ電力を、前記ＤＣバス（２２８）に供給される前記ＤＣ電力に変換するよう構成される、
動力伝達系（２００）。
【請求項１２】
前記電力は、前記電力が前記第２の接触器（２３８）を介して供給される場合、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の出力と、前記推進システム（２２０）の入力との間で、未変換状態で保持される、請求項１１に記載の動力伝達系（２００）。
【請求項１３】
車両システム（１００）の動力伝達系（２００）であって、
前記動力伝達系（２００）は、電力を外部電源（２０６）から受け取るよう構成される変換器デバイス（２１８）と、前記変換器デバイス（２１８）によって電気的に相互接続されるフロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）とを備え、前記変換器デバイス（２１８）は、前記電力を、前記外部電源（２０６）から、前記フロントエンドバス（２１６）を通じて受け取り、ＤＣ電力を、前記ＤＣバス（２２８）にもたらすよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、前記車両システム（１００）を動かすために牽引力をもたらすよう構成される推進システム（２２０）を備え、前記推進システム（２２０）は、前記ＤＣバス（２２８）に動作可能に接続され、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）から受け取るよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、第１および第２の接触器（２３６、２３８）をそれぞれ介して前記フロントエンドバス（２１６）および前記ＤＣバス（２２８）に選択的に接続されるよう構成されるエネルギー・ストレージ・システム（２３０）と、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）とを備え、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合に、前記第２の接触器（２３８）を閉じ、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を、前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記電力は、前記電力が前記第２の接触器（２３８）を介して供給される場合、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の出力と、前記推進システム（２２０）の入力との間で、未変圧状態で保持される、
動力伝達系（２００）。
【請求項１４】
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の出力から、前記推進システム（２２０）の入力への電力のみが、前記電力が前記第１の接触器（２３６）を通じて供給される場合に、前記変換器デバイス（２１８）によって変換される、請求項１１から１３のいずれかに記載の動力伝達系（２００）。
【請求項１５】
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記第１の接触器（２３６）を閉じて、前記電力を、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）から前記変換器デバイス（２１８）に供給するよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、前記変換器デバイス（２１８）に動作可能に結合されるデバイス制御モジュール（２５４）を備え、前記デバイス制御モジュール（２５４）は、前記変換器デバイス（２１８）の動作を制御して、それにより、前記変換器デバイス（２１８）が、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）によって供給される前記電力の電圧を増減するよう構成される、請求項１１から１４のいずれかに記載の動力伝達系（２００）。
【請求項１６】
前記変換器デバイス（２１８）に動作可能に結合されるデバイス制御モジュール（２５４）をさらに備え、前記デバイス制御モジュール（２５４）は、前記変換器デバイス（２１８）の動作を制御して、前記変換器デバイス（２１８）が前記外部電源（２０６）によって供給される前記電力の電圧を増減するよう構成される、請求項１１から１５のいずれかに記載の動力伝達系（２００）。
【請求項１７】
車両システム（１００）の動力伝達系（２００）であって、
前記動力伝達系（２００）は、電力を外部電源（２０６）から受け取るよう構成される変換器デバイス（２１８）と、前記変換器デバイス（２１８）によって電気的に相互接続されるフロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）とを備え、前記変換器デバイス（２１８）は、前記電力を、前記外部電源（２０６）から、前記フロントエンドバス（２１６）を通じて受け取り、ＤＣ電力を、前記ＤＣバス（２２８）にもたらすよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、前記車両システム（１００）を動かすために牽引力をもたらすよう構成される推進システム（２２０）を備え、前記推進システム（２２０）は、前記ＤＣバス（２２８）に動作可能に接続され、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）から受け取るよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、第１および第２の接触器（２３６、２３８）をそれぞれ介して前記フロントエンドバス（２１６）および前記ＤＣバス（２２８）に選択的に接続されるよう構成されるエネルギー・ストレージ・システム（２３０）と、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）とを備え、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合に、前記第２の接触器（２３８）を閉じ、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を、前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記車両システム（１００）が制動している間、前記第２の接触器（２３８）を閉じる回生モード中に、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）を制御するよう構成される、
動力伝達系（２００）。
【請求項１８】
車両システム（１００）の動力伝達系（２００）であって、
前記動力伝達系（２００）は、電力を外部電源（２０６）から受け取るよう構成される変換器デバイス（２１８）と、前記変換器デバイス（２１８）によって電気的に相互接続されるフロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）とを備え、前記変換器デバイス（２１８）は、前記電力を、前記外部電源（２０６）から、前記フロントエンドバス（２１６）を通じて受け取り、ＤＣ電力を、前記ＤＣバス（２２８）にもたらすよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、前記車両システム（１００）を動かすために牽引力をもたらすよう構成される推進システム（２２０）を備え、前記推進システム（２２０）は、前記ＤＣバス（２２８）に動作可能に接続され、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）から受け取るよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、第１および第２の接触器（２３６、２３８）をそれぞれ介して前記フロントエンドバス（２１６）および前記ＤＣバス（２２８）に選択的に接続されるよう構成されるエネルギー・ストレージ・システム（２３０）と、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）とを備え、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合に、前記第２の接触器（２３８）を閉じ、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を、前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、電力を複数のバスシステムに供給するよう構成されるエネルギーモジュールのセットを含み、エネルギーモジュールの前記セットは、専用モジュールと残りのモジュールとを含み、前記バスシステムのそれぞれは、各複数の前記専用モジュールから電力を排他的に供給され、各それぞれの複数の前記専用モジュールは、前記それぞれの複数の他の専用モジュールと電気的に並列であり、前記残りのモジュールは、前記残りのモジュールが、前記バスシステムの１つに電力を供給することから、前記バスシステムの別のバスシステムに電力を供給することに切り替えるよう構成されるように、負荷平衡するよう構成される、
動力伝達系（２００）。
【請求項１９】
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）のバイパス回路に動作可能に結合されるエネルギー管理モジュール（２５６）をさらに備え、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、互いに選択的に接続される複数のエネルギー・ストレージ・ユニットを備え、前記エネルギー管理モジュール（２５６）は、前記バイパス回路を制御して、前記ストレージユニットの多数または少数を選択的に接続し、指定の電圧または電力を実現するよう構成される、請求項１１から１８のいずれかに記載の動力伝達系（２００）。
【請求項２０】
車両システム（１００）の動力伝達系（２００）であって、
前記動力伝達系（２００）は、電力を外部電源（２０６）から受け取るよう構成される変換器デバイス（２１８）と、前記変換器デバイス（２１８）によって電気的に相互接続されるフロントエンドバス（２１６）および直流（ＤＣ）バス（２２８）とを備え、前記変換器デバイス（２１８）は、前記電力を、前記外部電源（２０６）から、前記フロントエンドバス（２１６）を通じて受け取り、ＤＣ電力を、前記ＤＣバス（２２８）にもたらすよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、前記車両システム（１００）を動かすために牽引力をもたらすよう構成される推進システム（２２０）を備え、前記推進システム（２２０）は、前記ＤＣバス（２２８）に動作可能に接続され、前記ＤＣ電力を前記ＤＣバス（２２８）から受け取るよう構成され、前記動力伝達系（２００）はさらに、第１および第２の接触器（２３６、２３８）をそれぞれ介して前記フロントエンドバス（２１６）および前記ＤＣバス（２２８）に選択的に接続されるよう構成されるエネルギー・ストレージ・システム（２３０）と、前記第１および第２の接触器（２３６、２３８）の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュール（２５０）とを備え、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合に、前記第２の接触器（２３８）を閉じ、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）が充電され、前記推進システム（２２０）が前記ＤＣ電力を受け取るよう構成され、前記スイッチ制御モジュール（２５０）は、前記動力伝達系（２００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記第１の接触器（２３６）または前記第２の接触器の一方を閉じるよう構成され、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、前記電力を、前記推進システム（２２０）に供給するよう構成され、
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、並直列配置で互いに結合される複数のストレージユニットを含み、前記ストレージユニットは、ストレージユニットの第１および第２のセットに割り当てられ、前記ストレージユニットにおいて、前記第１および第２のセットのそれぞれが、接地されたモジュールハウジング（３１２、３１４）内に保持される、
動力伝達系（２００）。
【請求項２１】
電力を外部電源（２０６）から受け取るよう構成され、エネルギー・ストレージ・システム（２３０）を含む車両システム（１００）に電力供給する方法であって、
前記方法は、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合、前記電力を変換器デバイス（２１８）にフロントエンドバス（２１６）を介して供給するステップであって、前記変換器デバイス（２１８）は、前記電力をＤＣ電力に変換し、前記ＤＣ電力をＤＣバス（２２８）に供給するよう構成される、ステップと、
前記ＤＣバス（２２８）に接続される推進システム（２２０）に同時に電力供給しながら、前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）に動作可能に接続される場合に、前記ＤＣバス（２２８）に選択的に接続されるエネルギー・ストレージ・システム（２３０）を充電するステップと、
前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断されることを判断するステップと、
前記車両システム（１００）が前記外部電源（２０６）から動作可能に切断される場合に、電力を、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）から、前記フロントエンドバス（２１６）または前記ＤＣバス（２２８）の一方に供給するステップと、
を含み、
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）は、出力を含み、前記推進システム（２２０）は、入力を含み、前記電力は、前記電力が前記第２の接触器（２３８）を介して供給される場合に、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）の前記出力と、前記推進システム（２２０）の前記入力との間で、未変圧状態で保持される、
方法。
【請求項２２】
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）から、前記フロントエンドバス（２１６）または前記ＤＣバス（２２８）の一方に電力を供給するステップは、第１の接触器（２３６）を閉じ、前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）を前記フロントエンドバス（２１６）に電気的に接続するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記エネルギー・ストレージ・システム（２３０）によって、前記変換器デバイス（２１８）を使用して、前記フロントエンドバス（２１６）に供給される前記電力の電圧を増減するステップをさらに備える、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記エネルギー・ストレージからの前記電力の電圧のみが、前記推進システム（２２０）に電力供給する前に、前記変換器デバイス（２１８）によって変換される、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両システムを動作させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の車両システム（例えば、機関車、自動車、採鉱装置など）は、牽引力をもたらし車両システムを推進する牽引モータを備えることができる。場合によっては、牽引モータには、２つ以上の電源で電力供給してもよい。例えば、既存のハイブリッド車両は、ディーゼル発電機で電力供給してもよく、車載型エネルギー・ストレージ・システム（例えば、バッテリシステム）で電力供給してもよい。他の場合では、ハイブリッド車両システムは、エネルギー・ストレージ・システムと、架空線路もしくは第三軌条などの外部電源とによって、電力供給してもよい。しかしながら、経路全体で外部電源にアクセス可能にすることはできない可能性がある。例えば、架空線路または第三軌条は、経路の一部のみに沿って延びている可能性がある。外部電源が利用不可能である場合に車両システムが経路に沿って動き続けるために、車両システムは、他の電源から電力を得ることが可能であるべきである。
【０００３】
既知の機関車は、架空線路に繋がるパンタグラフを備える。架空線路に接続すると、電力が、パンタグラフを通じて、および、とりわけ、牽引モータへの直流（ＤＣ）バスもしくはリンクを通じて、供給される。機関車が架空線路に動作可能に接続されていない場合、機関車は、牽引モータに電力供給するエネルギー・ストレージ・システムを備える。電力は、同じＤＣバスを通じて供給することができる。しかしながら、多くの中間電気部品が、エネルギー・ストレージ・システムと牽引モータとの間に結合されている可能性がある。例えば、エネルギー・ストレージ・システムは、複数の構成部品（例えば、フィルタ、整流器、変圧器など）を使用して、ＤＣバスに結合されている可能性がある。これらの複数の構成部品は、ＤＣバスからバッテリを直流電気的に絶縁し、バッテリの電圧を異なる電圧に変換するよう構成することができる。
【０００４】
しかしながら、これらの追加の中間構成部品は、車両システムのコスト、メンテナンスの必要性、および重量を、著しく増加させる可能性がある。重量に関して、何らかの構成部品（例えば、変圧器）を車両システムに追加することで、車両システムの重量が、数百ポンド、または数百キログラム追加される可能性がある。一部の車両システム（例えば、自動車）にとって、重量のそのような追加は不可能である可能性があり、その他の車両システムにとっても、望ましくない可能性がある。機関車に関して、１つまたは複数の変圧器を追加することで、機関車の重量が著しく増加する可能性があり、それにより、機関車を推進するために、さらなる牽引力が必要になるであろう。さらに、変圧器は、車両システムの限られた空間内で、さらなる空間を必要とするであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２３４０９５７号明細書
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態において、システムは、車両システム内で、第１の接触器および第２の接触器の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュールを備える。第１および第２の接触器は、それぞれ、フロントエンドバスおよび直流（ＤＣ）バスを介して、車両システムのエネルギー・ストレージ・システムに選択的に接続されるよう構成される。フロントエンドバスは、外部電源から電力を受け取り、その電力を、変換器デバイスにもたらすよう構成される。変換器デバイスは、ＤＣ電力をＤＣバスに供給するよう構成される。ＤＣバスは、車両システムの推進システムに結合するよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムの充電電圧にほぼ等しい、推進システムの指定の牽引電圧を有するよう構成される。スイッチ制御モジュールは、車両システムが外部電源に動作可能に結合された場合に、第２の接触器を閉じるよう構成される。変換器デバイスは、ＤＣ電力をＤＣバスにもたらすよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムが充電され、推進システムがＤＣ電力を受け取る。スイッチ制御モジュールはまた、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、第１の接触器または第２の接触器の一方を閉じるよう構成される。エネルギー・ストレージ・システムは、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、電力を推進システムに供給するよう構成される。
【０００７】
他の実施形態において、車両システムの動力伝達系は、外部電源から電力を受け取るよう構成される変換器デバイスと、変換器デバイスによって電気的に相互接続されるフロントエンドバスならびに直流（ＤＣ）バスとを備える。変換器デバイスは、フロントエンドバスを通じて外部電源から電力を受け取り、ＤＣ電力をＤＣバスにもたらすよう構成される。動力伝達系はまた、牽引力をもたらして、車両システムを動かすよう構成される推進システムを備えてもよい。推進システムは、ＤＣバスに動作可能に接続され、ＤＣ電力をＤＣバスから受け取るよう構成される。動力伝達系はまた、フロントエンドバスおよびＤＣバスに、それぞれ、第１および第２の接触器を介して選択的に接続されるよう構成される、エネルギー・ストレージ・システムを備えてもよい。動力伝達系はまた、第１および第２の接触器の動作を制御するよう構成される、スイッチ制御モジュールを備えてもよい。スイッチ制御モジュールは、動力伝達系が外部電源に動作可能に結合された場合、第２の接触器を閉じるよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムが充電され、推進システムがＤＣ電力を受け取る。スイッチ制御モジュールはまた、動力伝達系が外部電源から動作可能に切断された場合に、第１の接触器または第２の接触器の一方を閉じるよう構成される。エネルギー・ストレージ・システムは、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、電力を推進システムに供給するよう構成される。
【０００８】
他の実施形態において、車両システムの動力伝達系は、外部電源から電力を受け取り、車両システムのＤＣバスに直流（ＤＣ）電力を供給するよう構成される変換器デバイスを備える。動力伝達系はまた、車両システムを動かすための牽引モータを有する推進システムを備えてもよい。推進システムは、ＤＣバスを介してＤＣ電力を受け取るよう構成される。動力伝達系はまた、ＤＣバスに動作可能に接続されるエネルギー・ストレージ・システムを備え、エネルギー・ストレージ・システムは、指定の充電電圧を有し、充電モードおよび供給モードで動作するよう構成される。車両システムは、充電モードでは、外部電源に動作可能に接続され、車両システムは、供給モードでは、外部電源に動作可能に接続されない。指定の充電電圧は、エネルギー・ストレージ・システムを、充電モード中に、ＤＣバスを介して充電することができるように決定されたトルクでの牽引モータの電圧要求にほぼ等しい。推進システムには、電圧変換器が、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間に配置されること無く、供給モード中に、エネルギー・ストレージ・システムから、ＤＣバスを介して、電力を供給することができる。
【０００９】
他の実施形態において、外部電源から電力を受け取るよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムを備える車両システムに電力供給する方法を提供する。本方法は、車両システムが外部電源に動作可能に接続される場合に、フロントエンドバスを介して、電力を変換器デバイスに供給することを含む。変換器デバイスは、電力をＤＣ電力に変換し、ＤＣ電力をＤＣバスに供給するよう構成される。本方法はまた、ＤＣバスに接続される推進システムに同時に電力供給しながら、車両システムが外部電源に動作可能に接続される場合に、ＤＣバスに選択的に接続されるエネルギー・ストレージ・システムを充電することを含む。本方法はまた、車両システムが、外部電源から動作可能に切断されたことを判断することを含む。本方法はまた、エネルギー・ストレージ・システムから、フロントエンドバスまたはＤＣバスの一方に、電力を供給し、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、推進システムに電力供給することを含む。
【００１０】
本発明の主題は、添付図面を参照して、非限定の実施形態について、以下の説明を読むことで、より良好に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態により形成される、車両システムの概略図である。
【図２】一実施形態により形成される、動力伝達系、すなわち、組立体の概略図である。
【図３】動力伝達系で使用される可能性がある、一実施形態により形成される、エネルギー・ストレージ・システムの概略図である。
【図４】一実施形態により形成される、動力伝達系、すなわち、組立体の概略図である。
【図５】エネルギー・ストレージ・システムを備える車両システムを動作させる方法についてのフローチャートである。
【図６】一実施形態により形成される、システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で説明する発明の主題の１つまたは複数の実施形態は、異なる種類の電源を有する車両システム（例えば、ハイブリッド車両システム）に電力供給するシステムおよび方法を提供する。さまざまな実施形態に対して、電源の少なくとも１つは、車両システムによって搬送されるエネルギー・ストレージ・システムである。特定の実施形態において、車両システムは、外部電源（例えば、ちょう架線もしくは架空線路、および第三軌条など）によって電力供給され得る。車両システムは、指定の経路に沿って進むことができ、その経路は、少なくとも経路の一部に対して、その経路に沿って延びる外部電源を備える。車両システムは、経路の第１の部分の間、外部電源に動作可能に接続され得、外部電源は、車両システムに電力を供給する。しかしながら、経路の第２の部分の間、車両システムは、外部電源に動作可能に接続されない可能性がある。車両システムは、例えば、車両システムが、外部電源に、動作可能に接続されない（例えば、動作可能に切断される）場合に、外部電源に動作可能に接続されない可能性があり、外部電源は、十分な電力をもたらしていないか、もしくは電力を全くもたらしていない、または車両システムの構成部品が故障して、外部電源から電力を受け取ることができない。
【００１３】
本明細書で説明する実施形態の少なくとも一部は、外部電源に関して説明するが、代替実施形態は、エネルギー・ストレージ・システムに加えて、原動機（例えば、ディーゼルエンジン）を備えることができる。そのような実施形態において、原動機は、動作中に、エネルギー・ストレージ・システムの充電と、推進システムへの電力供給を、同時に行うことができる。
【００１４】
本明細書で使用する場合、単数形で書かれた要素またはステップおよび単語「ａ」もしくは「ａｎ」が前に付く要素またはステップは、例外であることが明示されない限り、前記要素またはステップが複数である可能性を除外しないことを理解すべきである。さらに、本明細書で説明する発明の主題の「一実施形態」という言及は、記載した特徴を含む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されるべきではない。さらに、明示的に反対のことが言及されない限り、特定の特性または特定の特性を有する複数の要素を有する１つの要素を「備える」、「含む」、または「有する」（などの）実施形態は、特定の特性を有さない追加の要素を含んでもよい。
【００１５】
本明細書で使用する場合、「システム」、「モジュール」、または「制御器」などの用語は、１つまたは複数の機能を実行するよう動作するハードウェアおよび／またはソフトウェアを備えることができる。例えば、システム、モジュール、または制御器は、コンピュータメモリなどの、有形の、非一時的コンピュータ読取り可能ストレージメディアに格納された命令に基づき動作を実行する、コンピュータプロセッサまたはその他のロジックベースデバイスを備えることができる。あるいは、システム、モジュール、または制御器は、デバイスの有線ロジックに基づき動作を実行する、有線デバイスを備えてもよい。図に示すシステム、モジュール、および制御器は、ソフトウェアもしくは有線命令、またはそれらの組み合わせに基づき動作するハードウェアを表すことができ、ソフトウェアは、ハードウェアに指示して、動作を実行する。
【００１６】
本明細書で使用する場合、「動作可能に接続される」、「作動可能に接続される」、「動作可能に結合される」、「作動可能に結合される」などの用語は、２つ以上の構成部品が、その構成部品の少なくとも１つが指定の機能を実行することを可能にするか、または許可する方法で接続されることを意味する。例えば、２つ以上の構成部品が動作可能に接続される場合、１つまたは複数の接続部（電気的および／または無線接続部）が存在する可能性があり、その構成部品が互いに通信することを可能にし、１つの構成部品が他の構成部品を制御することを可能にし、各構成部品が他の構成部品を制御することを可能にし、および／またはその構成部品の少なくとも１つが指定の方法で動作することを可能にする。
【００１７】
図１は、動力伝達系、すなわち、組立体１０１を備える車両システム１００の概略図である。動力伝達系１０１は、車両システム１００のさまざまな構成部品を直接的または間接的に制御する制御システム（または、システム制御器）１０２を備えることができ、それにより、車両システム１００は、電力を受け取るか、生成するか、格納するか、または供給することの少なくとも１つを実行し、車両システム１００を動かすことができる。図のように、車両システム１００は、ちょう架線システム（例えば、架空線路）や第三軌条などの、外部電源１０４を介して、電力を取得することができる。
【００１８】
動力伝達系１０１はまた、車両システム１００を動かすためのエネルギー・ストレージ・システム１０６を備えることができる。エネルギー・ストレージ・システム１０６は、例えば、１つまたは複数のバッテリ、コンデンサ、燃料電池などを有することができる。バッテリは、ナトリウム金属ハロゲンバッテリ、ナトリウム硫黄バッテリ、リチウムバッテリ、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドニウムバッテリ、またはリード線畜バッテリの１つまたは複数を含むことができる。バッテリは、単独で使用することができ、またはシステムの必要性に基づき、適切に組み合わせて使用することができる。外部電源１０４から受け取った電力を使用して、車両システム１００を動かすことができ、および／またはエネルギー・ストレージ・システム１０６を充電することができる。
【００１９】
エネルギー・ストレージ・システム１０６は、車両システム１００に搭載してもよく、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、車両システム１００の移動に併せて、車両システム１００によって搬送される。図示した実施形態において、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、車両システム１００の第１の車両、すなわち、本体１９０に設置される。しかしながら、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、車両システム１００の他の車両に搭載してもよい。例えば、車両システム１００が、機関車（または、他の連結車両）を含む場合、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、機械的および電気的結合部を介して機関車に接続される炭水車を含んでもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、複数のモジュール半組立体を備えることができ、各モジュール半組立体は、個別のストレージユニット（例えば、バッテリ）、バッテリ管理システム（または、サブシステム）もしくはその一部、およびオプションの基準接地を有する。一実施形態において、モジュール半組立体は、２セット備えることができ、各セットは、４から５個のストレージユニットを有する。各ストレージユニットが、約５５０Ｖの出力を有する２０ｋＷｈバッテリである場合、合計１６０ｋＷｈ（または、２００ｋＷｈ）を、合計１１００Ｖで得ることができる。この構成により、個々のストレージユニットが基準接地を必要とし、モジュール半組立体がそのような制限を有さないインスタンスに対応することができる。ケースを絶縁することによって絶縁を得る、および二次筐体を使用することなどの他の構成を利用可能としてもよい。
【００２１】
動作中、車両システム１００は、車両システム１００が利用する経路の少なくとも一部の間、外部電源１０４に動作可能に結合することができる。車両システム１００が外部電源１０４に動作可能に接続されない場合、車両システム１００を駆動するための電力は、エネルギー・ストレージ・システム１０６によって提供することができる。しかしながら、エネルギー・ストレージ・システム１０６および外部電源１０４は、排他的に動作する必要はなく、いくつかの実施形態において、車両システム１００を動作させる電力は、エネルギー・ストレージ・システム１０６および外部電源１０４によって、同時に、または一斉に、もたらしてもよい。特定の実施形態において、車両システム１００は、車両システム１００を動かすための電力が、外部電源１０４およびエネルギー・ストレージ・システム１０６によってもたらされる、全電化ハイブリッド車両システムとしてもよい。しかしながら、代替実施形態において、車両システム１００は、電力を生成するために使用することができる、原動機（例えば、ディーゼルエンジン）などの、別の電源を備えていてもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態に対して、車両システム１００は、機関車とすることができる。しかしながら、他の実施形態において、車両システム１００は、自力推進を可能にする他の車両システム（例えば、牽引力をもたらすためのモータを備える車両システム）とすることができる。そのような車両システムは、自動車、機関車以外の車両、他のオフハイウェイ車システム（例えば、鉱業用、または公道を走行するよう設計ならびに／もしくは許可されない他の車両システム）、トラック、船舶、または産業機器を含むことができる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、車両システム１００は、単一の車両構成または複数の車両構成を含む。本明細書で使用する場合、「車両構成」とは、機械的に結合または連結されて、経路に沿って移動する個別車両の組を含む。個別車両は、電動ユニットおよび非電動ユニットを備えてもよい。場合によっては、車両構成は、互いに直接的または間接的に結合された複数の電動ユニット（例えば、複数の機関車）を備える。単一の車両構成における複数の電動ユニットは、単一移動装置として動作するよう構成してもよい。例えば、複数の電動ユニットは、牽引および／または制動力を調整し、車両構成を含む車両システムの動作を制御する主計算システムによって制御することができる。複数の車両構成を含むそのような実施形態に対し、各車両構成は、他の車両構成と共に動作を調整し、単一の移動装置として車両システム１００を動かすことができる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、車両システム１００は、分散動力伝達系を有するか、または異なるモードで動作することが可能であるとして特徴づけられる。分散動力伝達系では、異なる電動ユニット（または、異なる車両構成）が、異なる命令により動作することを可能にする。例えば、単一車両システムは、第１および第２の電動ユニット（または、第１および第２の車両構成）を備えてもよい。車両システムのための主計算システムは、車両システムの牽引および／または制動力を調整するように、第１および第２の電動ユニットに指示することができる。しかしながら、主計算システムは、異なる命令を、それらの電動ユニットに通信することができる。例えば、第１の電動ユニットには、高ノッチ（または、スロットル）設定で動作するよう命令することができる。同時に、第２の電動ユニットには、低ノッチ設定で動作するよう、または電動ユニットにブレーキをかけるよう、命令することができる。
【００２５】
図１に示すように、動力伝達系１０１は、外部電源１０４に連結し、そこから電力を受け取るよう構成される電力受信器１０８を備えることができる。次いで、電力受信器１０８は、動力伝達系１０１のフロントエンドバス１１０に、電力を、直接的または間接的に供給することができる。電力受信器１０８は、外部電源１０４に連結および切断するための適切な装置（例えば、スイッチギア、避雷器（例えば、バリスタ）、およびセンサなど）を備えることができる。フロントエンドバス１１０は、動力伝達系１０１の変換器デバイス１１２およびエネルギー・ストレージ・システム１０６に動作可能に接続される。外部電源１０４が、フロントエンドバス１１０に、交流（ＡＣ）電力を供給する、いくつかの実施形態において、フロントエンドバス１１０は、ＡＣバスと称することがある。図示しないが、フロントエンドバス１１０は、変換器デバイス１１２およびエネルギー・ストレージ・システム１０６以外の構成部品に動作可能に結合してもよい。
【００２６】
変換器デバイス１１２は、指定の方法で電力を変圧または修正し、修正された電力を、動力伝達系１０１のＤＣバス１１４にもたらすよう構成することができる。図示した実施形態では、ＤＣバス１１４は、変換器デバイス１１２に直接接続される。一例として、フロントエンドバス１１０がＡＣ電力を供給される実施形態において、変換器デバイス１１２は、ＡＣ電力を直流（ＤＣ）電力に変換し、そのＤＣ電力をＤＣバス１１４に供給する整流器として動作することができる。他の例として、変換器デバイス１１２は、フロントエンドバス１１０から変換器デバイス１１２に供給されるＤＣ電力の電圧を増やす（例えば、ステップアップ）または減らす（例えば、ステップダウン）ＤＣ−ＤＣ変換器またはチョッパとして動作することができる。この例では、ＤＣ電力は、外部電源１０４またはエネルギー・ストレージ・システム１０６によってもたらすことができる。
【００２７】
変換器デバイス１１２は、車両システム１００の同じ運行または任務中に、複数の異なる機能を有する、双方向変換器としてもよい。例えば、変換器デバイス１１２は、（ａ）車両システム１００が外部電源１０４に動作可能に接続される場合に、フロントエンドバス１１０からのＡＣ電力を、ＤＣ電力に変換することができ、（ｂ）エネルギー・ストレージ・システム１０６から受け取ったＤＣ電力の電圧を、異なる電圧に変更することができ、または（ｃ）推進システム１２４のインバータ１３４から受け取ったＤＣ電力の電圧を変更することができる。外部電源１０４がＤＣ電力をもたらす実施形態において、変換器デバイス１１２は、同様に、ＤＣ電力の電圧を変更することができる。
【００２８】
図１に示すように、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、フロントエンドバス１１０およびＤＣバス１１４に、動作可能に接続することができる。動力伝達系１０１は、フロントエンドバス１１０およびエネルギー・ストレージ・システム１０６を接続する導通経路１１６を備えることができる。導通経路１１６は、開閉することによりエネルギー・ストレージ・システム１０６によって供給される電力量を制御するよう構成される第１の接触器１１８を有することができる。動力伝達系１０１は、ＤＣバス１１４をエネルギー・ストレージ・システム１０６に接続する導通経路１２０を備えることができる。導通経路１２０は、開閉することによりエネルギー・ストレージ・システム１０６に／から供給される電力量を制御するよう構成される第２の接触器１２２を有することができる。第１および第２の接触器１１８、１２２はまた、スイッチまたはリレーとして特徴づけることができる。
【００２９】
ＤＣバス１１４はまた、調整デバイス１３０、推進システム１２４、および１つまたは複数の追加サブシステム１２６に動作可能に接続することができる。図示した実施形態では、推進システム１２４は、インバータ１３４および牽引モータ１３６を備える。推進システム１２４は、牽引力をもたらし、車両システム１００を動かすよう構成される。サブシステム１２６は、例えば、補助システム１２８を備えることができる。図示しないが、追加デバイスまたはサブシステムは、フロントエンドバス１１０またはＤＣバス１１４に動作可能に結合してもよい。
【００３０】
補助システム１２８は、１つまたは複数の非牽引構成部品に動作可能に接続され、ＤＣ電力を変更するよう構成されることができ、ＤＣ電力は、非牽引構成部品に電力供給するのに適切である。例えば、補助システム１２８は、電力を、コンプレッサ、ファンもしくはブロワ、車載空気調整器、ラジエータ、ユーザインターフェース、およびブレーキなどに供給することができる。補助システム１２８は、ＤＣバス１１４における電力の電圧を下げる（例えば、チョッピングする）変換器デバイスを備えてもよい。
【００３１】
調整デバイス１３０は、電力を修正するよう構成することができる。例えば、調整デバイス１３０は、不要な周波数の除去および／またはＤＣバス１１４の電流の調整などを行う１つまたは複数の構成部品を備えることができる。調整デバイス１３０はまた、（例えば、過渡電圧を除去することにより）ＤＣバス１１４の電圧を調整することができる。調整デバイス１３０は、例えば、第２の高調波フィルタを備えてもよい。
【００３２】
制御システム１０２は、動力伝達系１０１のさまざまな構成部品に指示して、車両システム１００を動作させるための電力を受け取ること、生成すること、格納すること、分散すること、または供給することの少なくとも１つのために、指定の動作を実行することができる。制御システム１０２は、電力受信器１０８、変換器デバイス１１２、エネルギー・ストレージ・システム１０６、推進システム１２４、補助システム１２８、および調整デバイス１３０の１つまたは複数に、直接的または間接的に接続することができる。図１は、制御システム１０２が単一構造体であるとして示しているが、制御システム１０２は、別々の位置で、車両システム１００全体にわたって分散される、複数のモジュールおよび／または構成部品を含んでもよい。
【００３３】
制御システム１０２は、異なる動作モード中に、車両システム１００の１つまたは複数の構成部品を動作させるよう構成することができる。特に、制御システム１０２は、第１および第２の接触器１１８および１２２を選択的に制御して、電力の保管および分配を制御することができる。例えば、車両システム１００は、異なる方法で第１および第２の接触器１１８、１２２を選択的に動作させることができる。そのような方法には、（ｉ）車両システム１００が外部電源１０４に動作可能に結合される外部電源モード、（ｉｉ）車両システム１００が外部電源１０４に動作可能に接続されず（例えば、動作可能に切断され）、電力を、エネルギー・ストレージ・システム１０６によって供給される内部供給モード、および（ｉｉｉ）車両システム１００が発電制動を通じて、電力を再取得している回生モードがある。回生モードは、車両システム１００が、外部電源１０４に動作可能に結合されるか、または動作可能に切断される場合に発生する可能性がある。
【００３４】
外部供給モードの間、第１の接触器１１８は、開かれる可能性があり、第２の接触器１２２は、閉じられる可能性がある。変換器デバイス１１２によってもたらされるＤＣ電力により、推進システム１２４への電力供給と、エネルギー・ストレージ・システム１０６の充電とを同時に行うことができる。ＤＣ電力の電圧は、エネルギー・ストレージ・システム１０６の充電電圧にほぼ等しくなるように構成することができる。内部供給モードの間、第１の接触器１１８は、閉じられる可能性があり、第２の接触器１２２は、開かれる可能性がある。電力は、エネルギー・ストレージ・システム１０６によって、フロントエンドバス１１０および変換器デバイス１１２にもたらすことができる。したがって、エネルギー・ストレージ・システム１０６からの電力（例えば、ＤＣ電力）は、以前に外部電源１０４から送電された、フロントエンドバス１１０および変換器デバイス１１２に供給することができる。任意選択的に、変換器デバイス１１２は、指定の方法で電力を修正することができ、電力は、車両システム１００を動作させるのに十分である。例えば、変換器デバイス１１２は、推進システム１２４および他のサブシステム１２６の電力要求に基づき、ＤＣ電力の電圧を増やす（ステップアップ）または減らす（ステップダウン）ことができる。あるいは、電力は、変換器デバイス１１２をバイパスしてもよく、ＤＣ電力は変更または修正されない。
【００３５】
いくつかの実施形態において、内部供給モードの間、第１の接触器１１８は、開かれる可能性があり、第２の接触器１２２は閉じられる可能性がある。したがって、電力は、変換器デバイス１１２によって修正（チョッピング）されることなく、ＤＣバス１１４に直接供給することができる。したがって、電力は、その電力が、第２の接触器１２２を介して供給される場合、エネルギー・ストレージ・システム１０６の出力と、推進システム１２６の入力との間で、未変換状態で保持することができる。特定の実施形態において、電力は、その電力が、第２の接触器１２２を介して供給される場合、エネルギー・ストレージ・システム１０６の出力と、推進システム１２６の入力との間で、未変圧状態で保持することができる。すなわち、変圧器は、エネルギー・ストレージ・システム１０６を、ＤＣバス１１４から分離および直流電流的に絶縁しない可能性がある。
【００３６】
したがって、電力は、エネルギー・ストレージ・システム１０６の放電電圧が、推進システム１３４の必要な牽引電圧にほぼ等しい場合、ＤＣバス１１４に直接供給することができる。以下で説明するように、いくつかの実施形態において、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、エネルギー・ストレージ・システム１０６の放電電圧を変更するよう適合可能または再構成可能とすることができ、エネルギー・ストレージ・システム１０６は、ある範囲の電圧を有する電力を、ＤＣバス１１４に直接供給することができる。
【００３７】
図２は、一実施形態により形成される、動力伝達系、すなわち、組立体２００の概略図である。動力伝達系２００は、車両システム１００（図１）などの、車両または車両システムの一部とすることができる。図のように、動力伝達系２００は、電力受信器２０２を備えることができ、図示した実施形態では、電力受信器２０２は、外部電源２０６の架空線路２０４に連結するよう構成されるちょう架線パッケージである。いくつかの実施形態において、車両システムは、線路などの経路に沿って架空線路２０４を取り外し可能に連結する機関車（機関車構成）である。外部電源２０６によって供給される電力は、単相ＡＣ電力であるが、電力は、他の実施形態では、多相ＡＣ電力またはＤＣ電力であってもよい。図２では、電力受信器２０２は、例えば、スイッチギア、避雷器（例えば、バリスタ）、およびセンサ装置などを有することができる、電源接続パッケージ２１０を備えることができる。
【００３８】
図示した実施形態において、電力受信器２０２は、高電圧（例えば、５ｋＶ超）を有する電力を受け取り、第１の、すなわち、主変圧器２１２に届けるよう構成される。例えば、電力は、約１６．７Ｈｚで約１５ｋＶまたは約５０Ｈｚで約２５ｋＶとすることができるが、他の実施形態では、他の量および周波数の電力を使用してもよい。主変圧器２１２はまた、インダクタ（または、コイルもしくはリアクタ）と称されることもあり、１つの鉄心および１つまたは複数のインダクタ（例えば、巻線）を備えてもよい。主変圧器２１２は、電力受信器２０２からの入力電圧を出力電圧に変圧するよう構成することができる。入力電圧と出力電圧との差は、入力巻線と出力巻線との割合によって判断することができる。例えば、主変圧器２１２は、単一の入力巻線２１３および１つまたは複数の二次巻線２１４を備えることができる。図示した実施形態では、単一の二次巻線２１４は、動力伝達系２００の残りの要素に対して十分な電力を供給するよう、動作可能に結合および構成することができる。図示しないが、他の二次巻線２１４は、車両システムの他の動力伝達系２００および／または構成部品に動作可能に結合することができる。いくつかの実施形態において、車両システムは、約４から９ＭＷで動作するよう構成され、各動力伝達系２００は、約１から２ＭＷの間で動作する。
【００３９】
主変圧器２１２は、変換器デバイス２１８に電気的に接続される、第１の、すなわち、フロントエンドバス２１６に接続される。変換器デバイス１１２（図１）に関して上記したように、変換器デバイス２１８は、図示した実施形態において、複数の機能を有することができる。例えば、何らかの環境下で、変換器デバイス２１８は、整流器またはＤＣ−ＤＣ変換器として動作することができ、または電力が変換器デバイス２１８をバイパスすることを可能にすることができる。適切な変換器デバイス２１８の一例には、パルス幅変調（ＰＷＭ）整流器がある。いくつかの実施形態において、変換器デバイス２１８によって受け取られる平均電圧（または、電流）は、指定の方法で（例えば、指定の周波数で）変換器デバイス２１８のスイッチ、すなわち、接触器（図示せず）を開閉することによって、制御することができる。そのような例において、スイッチ、すなわち、接触器が閉じる時間が多くなると、より多くの電力を、変換器デバイス２１８を介して供給することができる。あるいは、またはさらに、変換器デバイス２１８は、１つまたは複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、変換器デバイス２１８は、１つまたは複数のインダクタおよび／または１つまたは複数のコンデンサを含み、スイッチングノイズをフィルタすることができる。
【００４０】
変換器デバイス２１８は、ＤＣバス２２８に電気的に接続され、ＤＣバス２２８にＤＣ電力を供給するよう構成される。ＤＣバス２２８は、同様に、推進システム２２０、調整デバイス２２２、および補助システム２２４に電気的に接続される。これらは、図１における推進システム１２４、調整デバイス１３８、および補助システム１２８と同様とすることができる。図示しないが、推進システム２２０は、１つまたは複数のインバータと、インバータから電力を受け取る１つまたは複数の牽引モータとを備えることができる。補助システム２２４は、車両システムの他のサブシステムに電気的に接続することができる。推進システム２２０および補助システム２２４は、ＤＣバス２２８から電力をとるよう構成され、場合によっては、電力を生成し、ＤＣバス２２８に供給することができる。調整デバイス２２２に関して、調整デバイス２２２は、例えば、誘導コンデンサモジュールおよび／または高調波フィルタを含んでもよい。
【００４１】
動力伝達系２００はまた、エネルギー・ストレージ・システム２３０を備えることができる。エネルギー・ストレージ・システム２３０は、動力伝達系２００、より具体的には、推進システム２２０に、車両システムを動かすための電力を供給するよう構成される。エネルギー・ストレージ・システム２３０は、１つまたは複数のバッテリ、コンデンサ、および燃料電池などの、並列および／または直列に配置される、複数の個別のストレージユニットを備えてもよい。ストレージユニットの種類およびストレージユニットの配置は、エネルギー・ストレージ・システム２３０が充電電圧を有するように構成することができる。
【００４２】
車両システムが外部電源２０６に動作可能に結合される場合、主変圧器２１２および変換器デバイス２１８は、ＤＣバス２２８で指定の電圧を供給し、エネルギー・ストレージ・システム２３０を充電し、推進システム２２０に電力供給するよう構成することができる。いくつかの実施形態において、ＤＣバス２２８での指定の電圧は変動しているが、他の実施形態では、ＤＣバス２２８での指定の電圧は、実質的に一定とすることができる。ＤＣバス２２８での電圧は、エネルギー・ストレージ・システム２３０の充電電圧にほぼ等しくすることができる。例としてのみ挙げるが、ＤＣバス２２８は、約１から３．５ｋＶ、より詳しくは、約２．８ｋＶで動作することができる。
【００４３】
図示した実施形態において、エネルギー・ストレージ・システム２３０は、フロントエンドバス２１６に電気的に接続され、ＤＣバス２２８にも電気的に接続される。エネルギー・ストレージ・システム２３０は、配線、すなわち、導通経路２３２を介して、フロントエンドバス２１６に電気的に接続してもよく、配線、すなわち、導通経路２３４を介して、ＤＣバス２２８に電気的に接続してもよい。導通経路２３２および２３４は、第１および第２の接触器２３６および２３８を含む。任意選択的に、導通経路２３４は、ダイオード２４０を含んでもよい。第１および第２の接触器２３６および２３８は、それぞれ、フロントエンドバスおよび直流（ＤＣ）バス２１６および２２８を介して、エネルギー・ストレージ・システム２３０に選択的に接続されるよう構成される。動力伝達系２００の動作中、第１および第２の接触器２３６および２３８は、本明細書で説明するように、動力伝達系２００を通る電力の流れを制御するために開閉するよう構成される。
【００４４】
動力伝達系２００のさまざまな構成部品は、制御システム１０２（図１）と同様とすることができる制御システム２０１に動作可能に接続することができる。制御システム２０１は、動力伝達系２００の指定の動作を実行するよう構成されるハードウェアおよび／またはソフトウェアの組み合わせを含むことができる。例えば、指定の動作により、動力伝達系２００に対する電力を、受け取ること、生成すること、格納すること、分散すること、または供給することの少なくとも１つを制御することができる。図２に示すように、制御システム２０１は、複数のモジュールおよびモニタ（または、検出器）を含むことができる。モジュールおよびモニタは、図２における動力伝達系２００の他の構成部品に対して、一定の位置を有するものとして図示されるが、モジュールおよびモニタは、他の実施形態において、異なる位置を有してもよいことが理解されよう。
【００４５】
制御システム２０１は、第１の接触器２３６および第２の接触器２３８の動作を制御するよう構成される、スイッチ制御モジュール２５０を備えてもよい。スイッチ制御モジュール２５０は、車両システムの他の構成部品からのデータ（例えば、測定値）に基づいて、第１および第２の接触器２３６、２３８の動作を制御することができる。例えば、制御システム２０１はまた、電圧モニタ２５２、２５３を備えることができる。電圧モニタ２５２は、ＤＣバス２２８の電圧パラメータ（例えば、電圧または電流）を判断するよう構成され、電圧モニタ２５３は、フロントエンドバス２１６の電圧パラメータを判断するよう構成される。電圧モニタ２５２、２５３から受け取った測定値に基づいて、スイッチ制御モジュール２５０は、第１および第２の接触器２３６、２３８を開閉するよう構成することができる。例えば、スイッチ制御モジュール２５０は、動力伝達系２００が外部電源２０６に動作可能に結合されたと判断した場合、第２の接触器２３８を閉じることができる。スイッチ制御モジュール２５０はまた、車両システムが外部電源２０６から動作可能に切断されたと判断された場合に、第１の接触器２３６または第２の接触器２３８の一方を閉じるよう構成することができる。
【００４６】
制御システム２０１はまた、変換器デバイス２１８の動作を制御するよう構成されるデバイス制御モジュール２５４と、エネルギー・ストレージ・システム２３０の動作を制御するよう構成されるエネルギー管理モジュール２５６とを備えることができる。デバイス制御モジュール２５４およびエネルギー管理モジュール２５６の動作はまた、車両システムの他の構成部品から受け取ったデータに基づいてもよい。一例として、デバイス制御モジュール２５４は、変換器デバイス２１８を制御して、エネルギー・ストレージ・システム２３０（または、変圧器２１２）によって供給される電力の電圧を増減し、ＤＣ電力に対する指定の電圧を実現するよう構成することができる。
【００４７】
車両システム１００（図１）に対して上記したように、動力伝達系２００は、異なる動作モードに従って動作することができる。例えば、動力伝達系２００は、電力受信器２０２が外部電源２０６に動作可能に接続される、外部供給モードに従って動作することができる。外部供給モードの間、外部電源２０６からの電力は、電力受信器２０２によって受け取られ、主変圧器２１２に供給され得る。主変圧器２１２は、電力を、二次巻線２１４の１つを介して、フロントエンドバス２１６に導くことができる。外部供給モードでは、フロントエンドバス２１６からの電力は、変換器デバイス２１８によって修正することができる。例えば、変換器デバイス２１８は、フロントエンドバス２１６における電力を、ＡＣ電力からＤＣ電力に変換する整流器として動作することができる。電力受信器２０２がＤＣ電力を受け取る代替実施形態において、変換器デバイス２１８は、ＤＣ電力の電圧をステップアップまたはステップダウンするＤＣ−ＤＣ変換器（例えば、チョッパ）としてもよい。いくつかの実施形態において、変換器デバイス２１８はまた、ＤＣ電力を、変換器デバイス２１８をバイパスして、ＤＣバス２２８に直接流すことを可能にすることができる。
【００４８】
外部供給モードの間、ＤＣバス２２８は、推進システム２２０および／または補助システム２２４に電力供給することができる。推進システム２２０のインバータ（図示せず）は、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換する、および／またはＡＣ電力を異なる電圧レベルにチョッピングすることができる。いくつかの実施形態において、牽引モータ（図示せず）に供給されるＡＣ電力は、三相ＡＣ電力である。
【００４９】
エネルギー・ストレージ・システム２３０はまた、外部供給モードで、ＤＣ電力を、ＤＣバス２２８から受け取ることができる。すなわち、第２の接触器２３８を閉じることにより、電力を、導通経路２３４を通り、ダイオード２４０を通って、エネルギー・ストレージ・システム２３０に導くことを可能にすることができる。本明細書で説明するように、変換器デバイス２１８によってもたらされるＤＣ電力の牽引電圧は、エネルギー・ストレージ・システム２３０の指定の充電電圧にほぼ等しくすることができる。したがって、外部供給モードでは、推進システム２２０が電力供給されるのと同時に、エネルギー・ストレージ・システム２３０を充電することができる。いくつかの実施形態において、スイッチ制御モジュール２５０は、外部供給モードの間、第２の接触器２３８を選択的に開き、推進システム２２０および／または補助システム２２４のみが電力供給され、エネルギー・ストレージ・システム２３０が充電されないよう構成してもよい。このことは、例えば、エネルギー・ストレージ・システム２３０が十分に充電されたか、または推進システム２２０が最大電力を必要とすると制御システム２０１が判断した場合に発生する可能性がある。
【００５０】
車両システムの動作中に、いくつかのポイントでは、動力伝達系２００はもはや、外部電源２０６から電力を受け取っていない可能性がある。例えば、架空線路２０４は、すでに無い可能性があり（例えば、架空線路２０４が、経路の１つまたは複数の部分には延びていない可能性がある）、外部電源２０６が、十分な量の電力を供給できない可能性があり、または動力伝達系２００内のある構成部品が故障している可能性がある。電圧モニタ２５３は、動力伝達系２００がもはや電力を受け取っていない場合に、電圧の変化を検出することができ、制御システム２０１は、その場合、動力伝達系２００が外部電源２０６に動作可能に接続されていないと判断する可能性がある。例えば、いくつかの実施形態において、制御システム２０１は、フロントエンドバス２１６で、電圧モニタ２５３から、電圧パラメータの測定値を受け取り、動力伝達系２００がもはや電力を受け取っていないと判断することができる。
【００５１】
他の実施形態において、フロントエンドバス２１６で電圧パラメータを検出する代わりに、電圧モニタ２５３が、主変圧器２１２か、電力受信器２０２か、主変圧器２１２と電力受信器２０２との間に延びる導通経路か、または動力伝達系２００内の他のポイントで、電圧パラメータを検出するよう構成してもよい。代替実施形態において、制御システム２０１は、他のデータを使用して、車両システムがもはや、外部電源２０６に動作可能に接続されていないと判断することができる。例えば、センサまたは検出器は、制御システム２０１に、電力受信器２０２がもはや架空線路２０４に結合されていないことを通知するデータを通信することができる。
【００５２】
動力伝達系２００が外部電源２０６に動作可能に接続されていないと制御システム２０１が判断した場合、スイッチ制御モジュール２５０は、内部供給（すなわち、オフライン）モードに従って動作することができる。内部供給モードへの切り替え時に、スイッチ制御モジュール２５０は、第１および第２の接触器２３６、２３８の一方を閉じ、第１および第２の接触器２３６、２３８の他方を開けることができる。
【００５３】
一実施形態において、スイッチ制御モジュール２５０は、第２の接触器２３８を開け、第１の接触器２３６を閉じることができる。第１の接触器２３６を閉じた場合、エネルギー・ストレージ・システム２３０は、ＤＣ電力を、フロントエンドバス２１６に、したがって、変換器デバイス２１８に、供給することができる。この時点で、変換器デバイス２１８はまた、バッテリ・ストレージ・システム２３０によって変換器デバイス２１８にもたらされるＤＣ電力の電圧をステップアップまたはステップダウンするチョッパ（例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器）として機能することができる。すなわち、デバイス制御モジュール２５４は、変換器デバイス２１８を動作させ、指定の電圧の電力をＤＣバス２２８にもたらすことができる。指定の電圧は、例えば、車両システムまたは制御システム２０１のオペレータによってもたらされる電力要求（例えば、ノッチまたはスロットルレベル）に基づいてもよい。一例として、指定の電圧は、約１から３．５ｋＶの間とすることができる。
【００５４】
何らかの環境下で、バッテリ・ストレージ・システム２３０はまた、電力を、変換器デバイス（例えば、変換器デバイス２１８）を通るよう導くことなく、電力をＤＣバス２２８に直接もたらすことができる。例えば、ダイオード２４０が使用されず、バッテリ・ストレージ・システム２３０がＤＣバス２２８の指定の動作電圧で電力を放電することが可能な実施形態において、第２の接触器２３８が閉じられ、ＤＣ電力が、エネルギー・ストレージ・システム２３０からＤＣバス２２８に流れることを可能にすることができる。
【００５５】
バッテリ・ストレージ・システム２３０はまた、いくつかの実施形態において、回生モード中に、充電することができる。推進システム２２０を使用して、発電制動動作中に、電圧を生成し、ＤＣバス２２８を充電することができる。例えば、牽引モータは、車両システムが制動動作を実行している場合に、発電機として動作することができる。したがって、推進システム２２０は、ＤＣバス２２８にＤＣ電力を供給することができる。そのような場合に、スイッチ制御モジュール２５０は、第１および第２の接触器２３６、２３８を動作させることができ、および／またはデバイス制御モジュール２５４は、回生モードにより、変換器デバイス２１８を動作させることができる。動力伝達系２００は、回生モードにおいて、外部電源２０６に動作可能に結合しても、結合しなくてもよい。
【００５６】
例えば、回生モードでは、スイッチ制御モジュール２５０は、ＤＣバス２２８の電圧レベルに基づいて、第１および第２の接触器２３６、２３８を選択的に作動させることができる。電圧モニタ２５２は、回生モードの間、ＤＣバス２２８が、エネルギー・ストレージ・システム２３０の充電電圧にほぼ等しい動作電圧を有すると判断することができる。したがって、スイッチ制御モジュール２５０は、第１の接触器２３６を開け、第２の接触器２３８を閉じることができ、それにより、ＤＣバス２２８におけるＤＣ電力を、配線２３４を介して、エネルギー・ストレージ・システム２３０に流す。
【００５７】
しかしながら、電圧モニタ２５２は、エネルギー・ストレージ・システム２３０にほぼ等しくない回生モード中に、ＤＣバス２２８が動作電圧を有すると判断することができる。そのような場合において、スイッチ制御モジュール２５０は、第２の接触器２３８を開け、第１の接触器２３６を閉じることができ、それにより、ＤＣ電力を変換器デバイス２１８に流す。同様に、デバイス制御モジュール２５４は、変換器デバイス２１８を制御し、推進システム２２０によって生成されるＤＣ電力の電圧をステップアップまたはステップダウンすることができ、それにより、フロントエンドバス２１６での電圧が、エネルギー・ストレージ・システム２３０の充電電圧となる。
【００５８】
したがって、いくつかの実施形態において、動力伝達系２００は、電力が第２の接触器２３８を通じて供給される場合に、エネルギー・ストレージ・システム２３０の出力と、推進システム２２０の入力との間に電圧変換器を備えない。既知の車両システムとは異なり、動力伝達系２００は、エネルギー・ストレージ・システム２３０の出力と、推進システム２２０の入力との間に、変圧器を備えなくてもよい。いくつかの実施形態において、エネルギー・ストレージ・システム２３０の出力から、推進システム２２０の入力に流れる電力のみが、電力が第１の接触器２３６を通じて供給される場合に、変換器デバイス２１８によって変換される。
【００５９】
いくつかの実施形態において、動力伝達系２００内の構成部品によって本質的に保持されるインダクタンス（例えば、漏れインダクタンス）を使用して、電力をＤＣバス２２８に供給することができる。例えば、変圧器２１２は、インダクタンスを有することができ、短期エネルギー・ストレージ・デバイスとして使用することができる。変圧器２１２は、電力を変換器デバイス２１８に供給することができ、その電圧をステップアップまたはステップダウンし、ＤＣバス２２８に供給することができる。あるいは、変圧器２１２は、電力を、経路２３４を介して、エネルギー・ストレージ・システム２３０に直接供給することができる。スイッチングデバイスは、変圧器２１２がチョッパデバイスとして効果的に動作するよう使用することができる。具体例の一つとして、動力伝達系２００が、指定の速度（例えば、低速）で動作していると仮定する。ＤＣバス２２８の電圧がもはや、エネルギー・ストレージ・システム２３０の電圧と一致していない場合、変圧器２１２を使用して、ＤＣバス２２８か、またはエネルギー・ストレージ・システム２３０の電圧を上げることができる。上記の例では、変圧器２１２がエネルギー・ストレージ・デバイスとして使用されるものとして具体的に説明したが、動力伝達系２００内の他の電気的構成部品を同様に使用してもよい。
【００６０】
図３は、図２および図３における各動力伝達系２００および３００などの、動力伝達系で使用される可能性がある、一実施形態による、エネルギー・ストレージ・システム３００の概略図である。しかしながら、エネルギー・ストレージ・システム３００は、動力伝達系２００、３００での用途のみに限定されず、他の動力伝達系および車両システムと共に使用される可能性がある。エネルギー・ストレージ・システム３００は、ストレージアセンブリ３０１およびエネルギー管理モジュールもしくは制御器３５０を備えることができる。ストレージアセンブリ３０１は、エネルギーモジュール３０２、３０４などの、それぞれが１つまたは複数のストレージユニット（例えば、バッテリ、コンデンサ、および燃料電池など）を備える、１つまたは複数のエネルギーモジュールを備えることができる。１つまたは複数の実施形態において、エネルギー・ストレージ・システム３００は、ストレージユニット３０６を充電するための適合可能もしくは再構成可能な充電電圧および／または推進システム（図示せず）に電気的に結合されるＤＣバス３２０に電力を供給する適合可能もしくは再構成可能な動作電圧をもたらすよう構成される。例えば、動力伝達系４００（図４に示す）は、エネルギー・ストレージ・システム３００の再構成可能特性を使用することができる。
【００６１】
図のように、ストレージアセンブリ３０１は、バンク間バス３２６を通じて互いに直列に電気的に接続される複数のエネルギーモジュール（エネルギーバンクとも称する）３０２、３０４を備える。他の実施形態において、追加のエネルギーモジュールを、互いに直列におよび／または並列に結合してもよい。例えば、ストレージアセンブリ３０１は、直列の３から６個のエネルギーモジュールを含むことができる。エネルギー・ストレージ・システム３００は、ＤＣバス２１６、４１６（それぞれ、図２および図４）と同様とすることができるＤＣバス３２０に電気的に結合される。エネルギーモジュール３０２は、第１のリード線３２２を通じてＤＣバス３２０の正極性導体に直接接続することができ、エネルギーモジュール３０４は、第２のリード線３２４を通じてＤＣバス３２０の負極性導体に直接接続することができる。
【００６２】
各エネルギーモジュール３０２、３０４は、互いに直列および／または並列に電気的に接続されるエネルギー・ストレージ・ユニット（または、セル）３０６のアレイを備えることができる。例えば、エネルギーモジュール３０２に関して、ストレージユニット３０６の複数の列またはストリング３０８から３１０は、複数の直列のストレージユニット３０６を含むことができる。３つの列３０８から３１０のみを示してあるが、エネルギーモジュール３０２、３０４は、さらなる列を備えてもよい。各列３０８から３１０は、互いに並列に電気的に接続することができる。ほんの一例として、各列３０８から３１０は、直列に配置される約１５０個のストレージユニットを有することができる。
【００６３】
エネルギーモジュール３０２、３０４は、指定の電圧を達成するよう構成することができ、特定の実施形態において、ある範囲の電圧における選択電圧を達成するよう構成することができる。例えば、各エネルギーモジュール３０２、３０４は、約５５０から約５８５Ｖの最大電圧を有することができる。エネルギーモジュール３０２、３０４はまた、指定量の電力をもたらすよう構成することができ、特定の実施形態において、ある範囲の電力における選択量の電力をもたらすよう構成することができる。例えば、エネルギー・ストレージ・システム３００は、約２ＭＷから約６ＭＷの電力をもたらすよう構成することができる。
【００６４】
ある範囲の電圧における選択電圧を達成するために、エネルギー・ストレージ・システム３００は、複数のバイパス回路３５２、３５４を備えることができる。バイパス回路３５２、３５４は、エネルギーモジュール３５０により制御され、１つまたは複数のエネルギーモジュール３０２、３０４および／または１つまたは複数の対応するストレージユニット３０６を選択的に充放電することができる。例えば、個々のストレージユニット３０６は、例えば、製造公差、経年変化、および環境条件のため、他のストレージユニット３０６とは容量が異なる可能性がある。したがって、いくつかの充放電サイクルの後、ストレージユニット３０６は、互いに対して不均衡（または、不同）となる可能性がある。これらの不均衡は、ストレージユニット、またはエネルギーモジュールの動作および／または性能の耐用年数を減らす可能性がある。バイパス回路３５２、３５４は、ストレージユニット３０６を均等にするよう動作することができる。ストレージユニットおよびエネルギーモジュールにおける電力均等化を制御および行うことに加え、バイパス回路３５２、３５４はまた、ストレージユニットが放電され、それにより、指定量の電力が動力伝達系に供給される場合に、指定の電圧をもたらす電力回路を構成するよう使用することができる。
【００６５】
したがって、バイパス回路３５２、３５４は、１つまたは複数の電気部品を効果的にバイパスするために、適切な回路素子（例えば、スイッチ、ダイオード、抵抗器など）を備えることができる。充電動作中、エネルギー管理モジュール３５０は、エネルギーモジュール３０２、３０４の少なくとも１つのストレージパラメータ、ストレージユニット３０６の１つまたは複数の列の少なくとも１つのストレージパラメータ、および／または１つまたは複数の個々のストレージユニット３０６の少なくとも１つのストレージパラメータをモニタリングすることができる。ストレージパラメータ（または、条件）は、対応するエネルギーモジュール／列／ストレージユニットの、充電状態（ＳＯＣ）、充電深度（ＤＯＣ）、端子電圧、または開路電圧を含むことができる。エネルギーモジュール３０２、３０４に関し、１つまたは複数のストレージパラメータ（例えば、ＳＯＣ）を検出すると、エネルギー管理モジュール３５０は、バイパス回路３５２に指示して、１つまたは複数のエネルギーモジュールをバイパスするが、１つまたは複数の他のエネルギーモジュールの充電を続けることができる。具体例として、エネルギーモジュール３０２が、測定されたストレージパラメータに基づいて、十分に充電されたと、エネルギー管理モジュール３５０が判断した場合、エネルギー管理モジュール３５０は、バイパス回路３５２に指示して、電流が、エネルギーモジュール３０２をバイパスするが、エネルギーモジュール３０４の充電を続けるように、電流の流れを導くことができる。
【００６６】
同様に、エネルギー管理モジュール３５０は、列３０８から３１０および／または個々のストレージユニット３０６の充電をモニタリングすることができる。列または個々のストレージユニットに対するストレージパラメータを測定すると、エネルギー管理モジュール３５０は、対応するバイパス回路３５４に指示して、１つまたは複数の列および／または１つまたは複数のストレージユニット３０６をバイパスすることができる。例えば、ストレージユニット３０６Ａが十分に充電されたが、ストレージユニット３０６Ｂが十分に充電されていないとエネルギー管理モジュール３５０が判断した場合、エネルギー管理モジュール３５０は、対応するバイパス回路３５４に指示して、電流がストレージユニット３０６Ａをバイパスするが、ストレージユニット３０６Ｂの充電を続けるよう、電流の流れを導くことができる。
【００６７】
任意選択的に、エネルギー・ストレージ・システム３００のバイパス回路３５２、３５４は、車両システムに供給される電力の電圧をステップアップまたはステップダウンするよう構成してもよい。例えば、車両システムがもはや、外部電源から電力を受け取っていない場合、エネルギー・ストレージ・システム３００は、動力伝達系の必要性を満たすよう適合または再構成することができる。すなわち、放電動作中に、エネルギー管理モジュール３５０は、バイパス回路３５２、３５４を動作させ、エネルギー・ストレージ・システム３００の有効電圧またはエネルギー・ストレージ・システム３００の有効容量を増減することができる。バイパス回路３５２、３５４は、エネルギーモジュール内の指定のエネルギーモジュールまたは指定のストレージユニットを選択的に接続し、指定の電力を放電し、推進システムに供給することができる。
【００６８】
例えば、車両システムが外部電源に結合されない場合、エネルギー・ストレージ・システム３００から要求される電力量は、経路の配置や車両システムの重量などのさまざまな要因に基づく可能性がある。したがって、エネルギー管理モジュール３５０は、要求される電力量を満たす、エネルギーモジュール３０２、３０４および／またはエネルギーモジュール３０２、３０４内のストレージユニット３０６の回路構成を判断することができる。エネルギー管理モジュール３５０は、バイパス回路３５２、３５４に指示して、エネルギーモジュール３０２、３０４および／またはストレージユニット３０６を選択的に接続することができ、それにより、エネルギー・ストレージ・システム３００は、指定の回路構成を形成する。例えば、バイパス回路３５２、３５４は、ストレージユニット３０６を直列に追加するか、または取り除くよう変更することができる。回路構成は、車両システムのエネルギー要件を変更するよう変えることができる。すなわち、エネルギー管理モジュール３５０は、エネルギー・ストレージ・システム３００によって供給される電圧をステップアップまたはステップダウンすることができ、またはエネルギー・ストレージ・システム３００によって供給される電力を増減することができる。
【００６９】
例えば、最大電力（例えば、約６ＭＷ）が必要な場合、エネルギー管理モジュール３５０は、バイパス回路３５２、３５４に指示して、放電動作中に、各およびそれぞれのストレージユニット３０６を使用することができる。しかしながら、車両システムが限定量の電力（例えば、２ＭＷ）のみを必要とする場合、例えば、車両システムが、惰力走行しているか、静止している場合、エネルギー管理モジュール３５０は、バイパス回路３５２、３５４に指示して、選択数のエネルギーモジュールまたはエネルギーモジュール内の選択数のストレージユニットのみを放電することができる。
【００７０】
上記に加え、実施形態はさらに、１つまたは複数のストレージユニットが地絡を形成する場合に、車両システムを保護するよう構成することができる。図のように、エネルギーモジュール３０２、３０４は、それぞれ、モジュールハウジング３１２、３１４を備えることができる。モジュールハウジング３１２、３１４は、車両システムの残りから電気的に分離することができる。例えば、モジュールハウジング３１２、３１４の外部は、絶縁することができ、モジュールハウジング３１２、３１４は、絶縁要素（例えば、ブッシング）上に据えることができ、それにより、モジュールハウジング３１２、３１４は、電気的に分離される。エネルギーモジュール３０２、３０４はまた、入線または出線からモジュールハウジングを分離および絶縁する、複数の電気的に絶縁されたブッシング３４１から３４４を備えることができる。すなわち、ブッシング３４１は、モジュールハウジング３１２を、第１のリード線３２２から絶縁および分離する。ブッシング３４２は、モジュールハウジング３１４を第２のリード線３２４から絶縁および分離し、ブッシング３４３、３４４は、それぞれ、モジュールハウジング３１２、３１４を、バンク間バス３２６から絶縁および分離する。
【００７１】
しかしながら、モジュールハウジング３１２、３１４は、各接触器３３２、３３４を介して、接地３１６に選択的に接続することができる。ストレージユニット３０６は、モジュールハウジング３１２、３１４に電気的に結合しない可能性がある。代わりに、各エネルギーモジュール３０２、３０４に対するストレージユニット３０６は、モジュールハウジング３１２、３１４から電気的に分離される可能性がある。したがって、ストレージユニット３０６は、モジュールハウジング３１２、３１４に対して浮動しているとして特徴づけることができる。いくつかの実施形態において、ストレージユニット３０６はまた、互いから電気的に分離される可能性がある。
【００７２】
エネルギー・ストレージ・システム３００は、地絡検出器３６０を備えることができる。いくつかの実施形態において、地絡検出器３６０は、電圧モニタまたは電流検出器（例えば、電流加算回路）とすることができる。地絡検出器３６０は、ＤＣバス３２０の正極性導体および負極性導体に電気的に結合することができる。地絡検出器３６０はまた、モジュールハウジング３１２、３１４に電気的に結合することができる。エネルギー・ストレージ・システム３００の動作中、１つまたは複数のストレージユニット３０６が接地する可能性がある。例えば、ストレージユニット３０６Ｂが損害を受け、ストレージユニット３０６Ｂが接地する（例えば、モジュールハウジング３１２と不要な、または不意の電気的接続を形成する）可能性がある。この場合、地絡検出器３６０は、モジュールハウジング３１２およびＤＣバス３２０に対して、電圧（または、電流）の変化を識別するよう構成することができる。電圧の変化に基づいて、エネルギー管理モジュール３５０は、地絡が存在するかを判断することができる。しかしながら、地絡が発生したとしても、エネルギー・ストレージ・システム３００は、依然として動作することができ、ＤＣバス３２０は、電力を受け取る、および／または供給することができる。
【００７３】
地絡がエネルギーモジュール３０２内に存在すると識別すると、技術者は、地絡状態について警告され得る。必要に応じて、その場合、技術者は接触器３３２を閉じることができ、それにより、モジュールハウジング３１２が接地される。次いで、技術者は、エネルギーモジュール３０２を検査して、地絡が発生した場所を識別することができる。
【００７４】
図４は、一実施形態により形成される、動力伝達系、すなわち、組立体４００の概略図である。動力伝達系４００は、車両システム１００（図１）などの、車両または車両システムの一部とすることができ、動力伝達系１０１（図１）および２００（図２）と同様とすることができる。例えば、動力伝達系４００は、電力受信器４０２を備え、図示した実施形態では、電力受信器４０２は、外部電源４０６の架空線路４０４に連結するよう構成されるちょう架線パッケージである。動力伝達系４００はまた、図示した実施形態において、複数の二次巻線４１４を含む主変圧器４１２を備える。二次巻線４１４の１つは、動作可能に結合され、動力伝達系４００の残りに対して十分な量の電力をもたらすよう構成される。他の二次巻線４１４は、車両システムの他の組立体に動作可能に結合することができる。
【００７５】
変圧器４１２は、第１の、すなわち、フロントエンドバス４１６に接続され、電力を供給するよう構成される。フロントエンドバス４１６は、電力を変換器デバイス４１８に供給する。変換器デバイス２１８と同様に、変換器デバイス４１８は、フロントエンドバス４１６と、ＤＣバス４２８とに相互接続する。ＤＣバス４２８は、同様に、推進システム４２０、調整デバイス４２２、および補助システム４２４に電気的に接続される。これらは、図２における推進システム２２０、調整デバイス２２２、および補助システム２２４と同様とすることができる。動力伝達系４００はまた、エネルギー・ストレージ・システム４３０を備えることができ、エネルギー・ストレージ・システム４３０は、エネルギー・ストレージ・システム３００と同様とすることができる。
【００７６】
動力伝達系２００と同様に、動力伝達系４００は、ＤＣバス４２８およびフロントエンドバス４１６の電圧パラメータ（例えば、電圧または電流）をそれぞれ判定するよう構成される電圧モニタ４５２、４５３を含む制御システム４０１を備えることができる。制御システム４０１はまた、変換器デバイス４１８の動作を制御するよう構成されるデバイス制御モジュール４５４と、エネルギー・ストレージ・システム４３０の動作を制御するよう構成されるエネルギー管理モジュール４５６とを備えることができる。デバイス制御モジュール４５４およびエネルギー管理モジュール４５６の動作は、車両システムの他の構成部品から受け取ったデータ（例えば、測定値）に基づいてもよい。
【００７７】
変換器デバイス２１８とは異なり、動力伝達系４００の変換器デバイス４１８は、エネルギー・ストレージ・システム４３０によって供給される電力を修正しない。代わりに、動力伝達系４００は、エネルギー・ストレージ・システム３００に対して上記した再構成可能な特性を使用することができ、エネルギー・ストレージ・システム４３０の充電電圧または放電電圧を、動力伝達系４００の動作に基づいて、選択的に構成することができる。例えば、推進システム４２０は、牽引モータに電力供給するために１０００Ｖを必要とするが、エネルギー・ストレージ・システム４３０の現在電圧が８００Ｖである場合、エネルギー管理モジュール４５６は、バイパス回路（図示せず）を制御して、１０００Ｖの電圧を有する回路構成を形成することができる。同様に、エネルギー・ストレージ・システム４３０は、上記のように、電力均等化のために使用することができる。
【００７８】
図５は、エネルギー・ストレージ・システムを備える車両システムを動作させる方法５００についてのフローチャートを示す。例えば、方法５００は、図１から図４に関して上記したような、本明細書で説明したさまざまな実施形態（例えば、システムおよび／または方法）の構造または態様を使用することができる。さまざまな実施形態において、あるステップ（または、動作）を省略または追加してもよく、あるステップは、組み合わせてもよく、あるステップは、同時に実行してもよく、あるステップは、一斉に実行してもよく、あるステップは、複数のステップに分割してもよく、あるステップは、異なる順序で実行してもよく、またはあるステップもしくは一連のステップは、繰り返して再実行してもよい。
【００７９】
方法５００は、車両システムが外部電源（例えば、架空線路および第三軌条など）に動作可能に接続されているかどうかを判断するステップ（５０２）を含むことができる。判断するステップ（５０２）は、例えば、車両システムが外部電源に連結されたか、または切断されたかをモニタまたは検出器が検出した場合に、開始することができる。例えば、モニタまたは検出器は、外部電源と連結する電力受信器の一部とすることができる。  モニタまたは検出器は、電力受信器での電圧または電流の急激な変化を検出することができ、次いで、制御システムと通信して、電力供給の状態が変化したことを制御システムに通知することができる。他の実施形態において、判断するステップ（５０２）は、電力受信器が外部電源に動作可能に連結されたかどうかに関して、モニタまたは検出器に頻繁に問い合わせるステップを含んでもよい。
【００８０】
この判断に基づいて、方法５００は、車両システムが外部電源に動作可能に接続される場合、外部供給モード５０４に従って車両システムを動作させ続けることができ、車両システムが外部電源に動作可能に接続されない場合、または内部供給モード５０６に従って車両システムを動作させ続けることができる。外部供給モード５０４では、方法５００は、外部電源から電力を受け取るステップ（５０７）およびフロントエンドバスを介して電力を変換器デバイスに供給するステップ（５０８）を含むことができる。変換器デバイスは、電力をＤＣ電力に変換し、ＤＣ電力をＤＣバスに供給するよう構成してもよい。方法５００はまた、ＤＣバスに選択的に接続されるエネルギー・ストレージ・システムを充電するステップ（５１０）およびＤＣバスに接続される推進システムに電力供給するステップ（５１２）を含むことができる。充電するステップ（５１０）および電力供給するステップ（５１２）は、同時に、または一斉に生じてもよい。
【００８１】
いくつかの実施形態において、充電するステップ（５１０）および電力供給するステップ（５１２）は、断続的にのみ生じてもよいし、場合によっては、同時に生じてもよい。例えば、外部供給モードの間、エネルギー・ストレージ・システムは、十分に充電されたと判断することができる。車両システムが、最大電力を必要とすると判断する可能性もある。そのような場合、方法５００は、電力システムをＤＣバスから切断するステップ（５１４）を含むことができる。
【００８２】
方法５００はまた、エネルギー・ストレージ・システムの少なくとも１つのストレージパラメータをモニタリングするステップ（５１６）を含むことができる。例えば、制御システムは、エネルギーモジュール、エネルギーモジュール内のストレージユニットの列もしくはストリング、または個々のストレージユニットをモニタリングすることができる。このモニタリングに基づいて、方法５００は、指定の回路構成を形成するためにストレージユニットを選択的に接続するステップ（５１８）を含むことができる。指定の回路構成は、選択したストレージユニットを充電し、他のストレージユニットを充電しないよう構成することができ、それにより、ストレージユニットのエネルギーバランスは、より保たれる。
【００８３】
車両システムの動作中のいくつかのポイントでは、方法５００は、車両システムが外部電源に動作可能に接続されていないことを判断することができる（５０２）。そのような判断では、方法５００は、内部供給モード５０６に従って車両システムを動作させることができる。５２０では、方法５００は、車両システムの推進システムに電力供給するために、電力を、エネルギー・ストレージ・システムから、フロントエンドバスまたはＤＣバスの一方に供給するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、供給するステップ（５２０）は、電力が、フロントエンドバスに、または直接ＤＣバスに接続された、変換器デバイスに供給されるべきかどうかを判断するステップを含む。例えば、エネルギー・ストレージ・システムの電圧が、推進システムの電圧供給にほぼ等しい場合、供給するステップ（５２０）は、電力をＤＣバスに直接もたらすステップを含むことができる。しかしながら、推進システムの電圧要求が、エネルギー・ストレージ・システムの電圧と等しくない場合、電力はフロントエンドバスに供給される可能性があり、変換器デバイスが電圧を増減する。
【００８４】
いくつかの実施形態において、方法５００は、指定の回路構成を形成するためにエネルギー・ストレージ・システムのストレージユニットを選択的に接続するステップ（５２２）を含むことができる。例えば、１つまたは複数の実施形態において、エネルギー・ストレージ・システムは、フロントエンドバスに接続不可能とすることができる。そのような実施形態において、エネルギー・ストレージ・システムは、必要な電圧をＤＣバスにもたらすよう再構成することができる。例えば、制御システムは、バイパス回路を動作させ、ストレージユニットを選択的に接続することができ、それにより、指定の電圧をもたらす。
【００８５】
外部供給モード５０４または内部供給モード５０６の間、方法５００は、電力を推進システムからＤＣバスに供給するステップ（５２４）を含むことができる。例えば、発電制動動作の間、牽引モータは、インバータによってＤＣ電力に変換された電力を生成することができる。いくつかの実施形態において、ＤＣ電力の電圧に基づいて、ＤＣ電力をＤＣバスに直接供給することができ、またはＤＣ電力を修正する変換器デバイスに供給することができる。
【００８６】
本明細書で説明する実施形態は、人間が始動させるクエリまたは動作に応答することができるが、１つまたは複数の実施形態は、指定の運行計画に従って動作することができる。すなわち、さまざまな電力構成部品（例えば、変換器デバイスや接触器など）の動作は、所定の運行計画に従って動作することができる。運行計画は、１つまたは複数の経路（例えば、トラック、道路、水路など）に沿った運行コース上で車両システムの動作を指定して、エネルギー消費の削減や、時間通りに目的地に到着することなどの、何らかの目的を実現することができる。すなわち、運行計画は、その運行の経路に沿って、運行および／または道のりの間で経過する時間の関数として、牽引出力（例えば、牽引力、電力出力、速度、および加速など）および／または制動力を指定することができ、車両システムが、指定の動作（例えば、指定の動作設定）に従って実際に動作する場合、車両システムは、消費するエネルギー量を減らす。
【００８７】
運行計画は、車両データ、経路データ、または運行データの少なくとも１つに基づき、運行計画を生成することができ、さらに、動作データを含んでもよい。車両データは、車両の性質についての情報を含むことができる。例えば、車両システムが鉄道車両である場合、車両データは、車両の数、機関車の数、個々の機関車もしくは機関車の構成に関する情報（例えば、機関車のモデルまたは型、重さ、電力仕様、機関車トラクション伝達の性能、および冷却特性）、有効な効力係数を有する鉄道車両の負荷、車両取り扱い規則（例えば、牽引力勾配レート、最大制動力勾配レート）、鉄道車両の構成、および／または電力（スロットル）設定の下限ならびに／もしくは上限などを含むことができる。
【００８８】
経路データは、経路についてのデータを含むことができ、例えば、経路に沿ったさまざまな区画の地形または地勢に関する情報（例えば、有効なトラックグレードおよび曲率）、経路の指定の区画に対する速度制限、経路の指定の区画に対する最大の累積的および／または瞬間的排気、交差部（例えば、線路交差部）の位置、何らかの進路特性（例えば、頂上、沈下、カーブ、およびスーパーエレベーション）の位置、距離標の位置、およびグレード変更、引き込み線、操車場、ならびに燃料供給所の位置が含まれる。
【００８９】
運行データは、指定の任務または運行に関する情報を含むことができ、例えば、運行の開始時間ならびに終了時間、開始位置ならびに終了位置、指定の経路に関係する経路データ（例えば、距離標、速度制限の関数としての、有効なトラックグレードおよび曲率）、運行のための排気についての、上部累積的ならびに／もしくは瞬間的限界、運行に対して許可されるエネルギー消費、過去の運行データ（例えば、指定の経路に沿った以前の運行では、どれだけのエネルギーを使用したか）、所望運行時間もしくは期間、乗務員（利用者および／またはオペレータ）身分証明書、乗務員のシフト期限時間、および所定の区間での電力（スロットル）設定についての下限ならびに／もしくは上限を含む。
【００９０】
一具体例として、第１および第２の接触器２３６、２３８（図２）の動作は、指定の運行計画に基づくことができる。例えば、運行計画に基づいて、制御システム２０１は、外部電源（例えば、架空線路）がもはや利用不可能であるポイントに車両システムが接近するか、またはそのようなポイントを通過した場合、第１の接触器２３６を閉じ、第２の接触器２３８を開くことができる。車両システムが外部電源に動作可能に接続される場合、推進システムが最大電力を必要とすることを制御システム２０１が把握した場合に、制御システム２０１は、第１および第２の接触器２３６、２３８を開くことができる。例えば、急な坂が近づいていることを運行計画が示す可能性がある。それに応じて、制御システム２０１は、第１および第２の接触器２３６、２３８の両方を開くことができる。
【００９１】
図６は、図２および図３における各動力伝達系２００および３００などの、動力伝達系で使用される可能性がある、一実施形態による、エネルギー・ストレージ・システム６００を示す。しかしながら、エネルギー・ストレージ・システム６００は、動力伝達系２００、３００での用途のみに限定されず、他の動力伝達系および車両システムと共に使用される可能性がある。一態様において、複数のエネルギーモジュールが設けられる。これらのエネルギーモジュールの少なくとも一部は、並列に、電気的に接続される。接続されたエネルギーモジュールは、２、３、４，…ｎ…個のバスシステムに電力を供給することができる。任意の「残りの」エネルギーモジュールは、個々のバスシステム内での負荷平衡のために使用することができる。例えば、１５個のエネルギーモジュールと４個のバスシステムの場合、３個のエネルギーモジュールが、合計１２個のエネルギーモジュールに対する各バスシステムに対して並列に接続され得る。したがって、３個のエネルギーモジュールが、残りのモジュールである。残りのモジュールは、並列に接続されないが、個々のバスシステムの負荷平衡のために使用することができる。
【００９２】
残りのモジュールは、電力スイッチを使用して切り替えることができる。適切な電力スイッチは、例えば、２つの二極接触器またはスイッチを備えることができる。電力スイッチは、規定の期間、回路を開閉する瞬間的オン−オフスイッチとすることができ、または一定のオン−オフ機能を有する瞬間的オン−オフスイッチとすることができる。二極スイッチは、これらの特徴の両方を組み込むことができる。
【００９３】
図６を参照すると、車両システムまたは車両システムのサブシステムを動作させるためのシステム６００を示す。システム６００は、動力伝達系とすることができる、モジュール６０４に機能的に結合される、温度管理システム６０２を備える。温度管理システム６０２は、ブロワ６１２および冷却システム６１０を備える。図示する冷却システム６１０は、液体冷却システムである。用途固有パラメータに基づいて、他の冷却システムを使用して、ヒートパイプ、および熱スプレッダなどを備えることができる。モジュール６０４は、ＡＣ／ＤＣ変換器６２０、センタタップを有する変圧器６２２、および別のＡＣ／ＤＣ変換器６２４を備える。第１および第２の端末リード線６３０、６３２は、他のモジュールを含む、他のデバイスと、本モジュールとの電気的接触を容易にする。
【００９４】
適切な変圧器は、１つまたは複数の、誘導的に結合した導体を備えることができる。変圧器は、昇圧型変換器または昇降型変換器を備えてもよい。他の適切な変圧器は、スイッチングモード電源（ＳＭＰＳ）を備えることができ、任意選択的に、電流限界またはクローバー回路を備えてもよい。さらに、変換の方向により、インバータまたは整流器を備えてもよい。
【００９５】
一実施形態において、温度管理システム６０２の重量は、約２９９ｋｇ未満の範囲であり、または約３００キログラム（ｋｇ）から約３５０ｋｇの範囲もしくは約３５１ｋｇから約４００ｋｇの範囲である。温度管理システム６０２の質量および重量は、用途固有の基準に基づいて選択することができる。一実施形態において、モジュール６０４の重量は、約１４９ｋｇ未満の範囲、または約１５０キログラム（ｋｇ）から約２００ｋｇの範囲もしくは約２０１ｋｇから約３００ｋｇの範囲とすることができる。モジュール６０４の質量および重量は、用途固有の基準に基づいて選択することができる。図示した実施形態において、１つのモジュール６０４および１つの温度管理システム６０２の両方を備えるスーパーモジュールの合計重量は、約５５０ｋｇである。代替スーパーモジュール実施形態は、複数のモジュールを有する１つの温度管理システム６０２、または、反対に、複数の温度管理システムを有する１つのモジュールを備えることができる。一実施形態において、温度管理システム６０２は、２つのモジュールの間に「挟まれ」、それぞれの側に１つのモジュールを有し、互いに通信可能に結合される。
【００９６】
物理的な寸法に関して、それらは、実施形態毎に異なる複数の制約を受ける。パッケージングチャレンジにより、寸法を指示することができるが、一実施形態において、温度管理システム６０２およびモジュール６０４は、互いにほぼ同じサイズである。図示した実施形態において、寸法は、約９５０ミリメートル（ｍｍ）×５３０ｍｍ×３２０ｍｍである。
【００９７】
一実施形態において、液体式温度管理システム６０２および３×３平面構成を使用して、スーパーモジュールの高さを４５センチメートル（ｃｍ）として、インバータを収容することができる。他の寸法は、任意のエネルギー・ストレージ・デバイスまたはバッテリを参照して判断することができる。冷却配管は、共通の熱交換器に結合することができる。
【００９８】
インバータに関して、１つの適切なインバータは、２５０キロボルト−アンペア（ｋＶＡ）で動作する場合、約１０キロワット（ｋＷ）の熱を生成することができる。一実施形態において、約２５０ｋＶＡを、ピーク定常状態条件とすることができる。約２分未満の逸脱に対して、約３００ｋＶＡをサポートすることを可能にすることができる。代替実施形態において、予冷却を用いて、１２ｋＷの電力まで、または１２ｋＷの電力をさらに、放散することができる。さらに、調整により、デューティサイクルに対して、熱生成率に影響するまで制御可能とすることができる。
【００９９】
一実施形態において、８つのバッテリ・モジュール・システムは、１６０ｋＷＨｒ性能を有する。１０のバッテリ・モジュール・システムの場合、さらに大きなインバータを使用することができる。
【０１００】
本明細書で説明するようなスーパーモジュールは、複数の電力伝達バスシステム間に配置および割り当てることができる。一実施形態において、４つの電力伝達バスシステムは、総エネルギー約２ＭＷｈから３ＭＷｈで使用することができる。１６０ｋＷｈの１２から１５個のスーパーモジュールは、それぞれ、電力平衡および冗長化を可能にするよう配置することができる。以下の表および記述は、そのような例の１つを提供するが、他の構成を使用することができることが理解されよう。以下の構成は、冷却システムの総数が、複数のスーパーモジュールに対して、必要に応じて冗長性のためのグループに組み合わされ得、最適化することができる。図１のように、ある構成にそのようなスーパーモジュールを位置づけることにより、インバータの複雑度を減らすことができ、個々のスーパーモジュールのインバータ効率を向上することができる。代替実施形態において、分離を必要としない他のバッテリ構成を使用することができ、それにより、スーパーモジュールの必要性を無くすることができる。いくつかの実施形態において、スーパーモジュールの利点は、中間バス要求を切り離す相応の能力にある（例えば、図１および変換器デバイス１１２間の電圧を参照）。
【０１０１】
インバータにより、制御器またはバッテリ管理システム（ＢＭＳ）を介して、エネルギーモジュールの任意の１つまたは組み合わせの電源を選択的に落とすことが可能になるので、例えば、以下の組み合わせを有することが可能になり、残りのエネルギーモジュールは、負荷平衡のために使用される。
【０１０２】
【表１】
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本明細書では、バッテリおよびエネルギー・ストレージ・デバイスについて言及した。どちらの場合でも、これらの用語は、文脈または言葉で異なることを示さない限り、区別無く使用される。適切なバッテリには、例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＣｏｍｐａｎｙのＤｕｒａｔｈｏｎブランドのナトリウムニッケル金属ハライド電池がある。他の適切なバッテリには、リチウムイオンバッテリ、空気亜鉛電池、および鉛蓄電池を挙げることができる。バッテリは、用途固有の用件に基づいて選択することができ、互いに容易に代替可能ではない。一実施形態において、エネルギー・ストレージ・デバイスは、燃料電池もしくはコンデンサとすることができ、またはスプリング、フライホイール、もしくは圧縮ガスシステムなどの機械的ストレージデバイスを含むことができる。ハイブリッドバッテリは、単一パッケージ内のリチウムイオンバッテリおよびコンデンサの組み合わせなどの、上記した２つ以上を含んで使用することができる。
【０１０３】
本明細書で説明したさまざまなモジュールは、１つまたは複数のコンピュータ、コンピューティングシステム、またはプロセッサの一部として実現することができる。コンピュータ、コンピューティングシステム、またはプロセッサは、マイクロプロセッサを含んでもよい。マイクロプロセッサは、通信バスに接続することができる。コンピュータまたはプロセッサはまた、メモリを備えることができる。メモリは、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）およびリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。コンピュータまたはプロセッサはさらに、ストレージシステムまたはデバイスを含むことができ、そのようなストレージシステムまたはデバイスには、ハードディスクドライブ、またはフロッピー（登録商標）・ディスク・ドライブならびに光学ディスクドライブなどのリムーバブル・ストレージ・ドライブとすることができる。ストレージシステムはまた、コンピュータプログラムまたは他の命令をコンピュータまたはプロセッサにロードするための他の同様の手段としてもよい。命令は、１つまたは複数のサーバに結合される、有形の、および／または非一時的コンピュータ読取り可能メディアに格納することができる。
【０１０４】
本明細書で使用される場合、「コンピュータ」または「コンピューティングシステム」という用語は、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および本明細書で説明した機能を実行することができる任意の他の回路もしくはプロセッサを使用するシステムを含む、任意のプロセッサ式またはマイクロプロセッサ式システムを含むことができる。上記の例は、単に例示的なものであり、したがって、「コンピュータ」または「コンピューティングシステム」という用語の定義および／または意味を、何らかの方法で、限定することを意図しない。
【０１０５】
命令のセットは、処理機械としてのコンピュータまたはプロセッサに、本明細書で説明した方法および処理などの特定の動作を実行するよう指示するさまざまなコマンドを含むことができる。命令のセットは、ソフトウェアプログラムの形式とすることができる。ソフトウェアは、システムソフトウェアまたはアプリケーションソフトウェアなどの、さまざまな形式とすることができる。さらに、ソフトウェアは、別々のプログラムの集合、より大きなプログラム内のプログラムモジュール、またはプログラムモジュールの一部の形式としてもよい。ソフトウェアはまた、オブジェクト指向プログラミングの形式のモジュラープログラミングを含んでもよい。処理機械による入力データの処理は、ユーザコマンドへの応答、または以前の処理の結果に対する応答、または他の処理機械によってなされた要求に対する応答とすることができる。
【０１０６】
本明細書で使用される場合、「ソフトウェア」および「ファームウェア」は交換可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、コンピュータが実行するメモリ内に格納された任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリの種類は単なる例であり、したがって、コンピュータプログラムのストレージのために使用可能なメモリの種類について限定するものではない。
【０１０７】
一実施形態において、システムは、車両システム内で、第１の接触器および第２の接触器の動作を制御するよう構成されるスイッチ制御モジュールを備える。第１および第２の接触器は、それぞれ、フロントエンドバスおよび直流（ＤＣ）バスを介して、車両システムのエネルギー・ストレージ・システムに選択的に接続されるよう構成される。フロントエンドバスは、外部電源から電力を受け取り、その電力を、変換器デバイスにもたらすよう構成される。変換器デバイスは、ＤＣ電力をＤＣバスに供給するよう構成される。ＤＣバスは、車両システムの推進システムに結合するよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムの充電電圧にほぼ等しい、推進システムの指定の牽引電圧を有するよう構成される。スイッチ制御モジュールは、車両システムが外部電源に動作可能に結合された場合に、第２の接触器を閉じるよう構成される。変換器デバイスは、ＤＣ電力をＤＣバスにもたらすよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムが充電され、推進システムがＤＣ電力を受け取る。スイッチ制御モジュールはまた、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、第１の接触器または第２の接触器の一方を閉じるよう構成される。エネルギー・ストレージ・システムは、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、電力を推進システムに供給するよう構成される。
【０１０８】
一態様において、スイッチ制御モジュールは、第１の接触器を閉じて、電力を、エネルギー・ストレージ・システムから変換器デバイスに供給するよう構成することができる。本システムはまた、変換器デバイスに動作可能に結合されるデバイス制御モジュールを備えることができる。デバイス制御モジュールは、変換器デバイスの動作を制御するよう構成され、それにより、変換器デバイスは、エネルギー・ストレージ・システムによって供給される電力の電圧を増減する。
【０１０９】
一態様において、デバイス制御モジュールは、変換器デバイスに動作可能に結合することができる。デバイス制御モジュールは、変換器デバイスの動作を制御するよう構成することができ、それにより、変換器デバイスは、外部電源によって供給される電力の電圧を増減する。
【０１１０】
一態様において、電圧モニタは、スイッチ制御モジュールに通信可能に結合することができ、ＤＣバスの電圧パラメータを判断するよう構成することができる。スイッチ制御モジュールは、電圧パラメータに基づいて、第１の接触器を閉じるか、または第２の接触器を開くかの少なくとも一方を判断するよう構成される。
【０１１１】
一態様において、スイッチ制御モジュールは、車両システムが制動している間、第２の接触器を閉じる回生モード中に、第１および第２の接触器を制御するよう構成される。
【０１１２】
一態様において、本システムは、エネルギー・ストレージ・システムに動作可能に結合することができるエネルギー管理モジュールを備える。エネルギー管理モジュールは、エネルギー・ストレージ・システム内に地絡が存在するかどうかを判断するよう構成することができる。
【０１１３】
一態様において、本システムは、エネルギー・ストレージ・システムが、互いに選択的に接続される複数のエネルギー・ストレージ・ユニットを備える、エネルギー・ストレージ・システムのバイパス回路に動作可能に結合されるエネルギー管理モジュールを備える。エネルギー管理モジュールは、バイパス回路を制御して、多数の、または少数のストレージユニットを選択的に接続して、指定の電圧または電力を実現するよう構成される。
【０１１４】
一態様において、本システムは、電力が第２の接触器を通じて供給される場合に、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間に電圧変換器を備えない。
【０１１５】
一態様において、本システムは、電力が第２の接触器を通じて供給される場合に、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間に変圧器を備えない。
【０１１６】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムの出力から、推進システムの入力への電力のみが、電力が第１の接触器を通じて供給される場合に、変換器デバイスによって変換される。
【０１１７】
一態様において、電力は、その電力が、第２の接触器を介して供給される場合、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間で、未変換状態で保持される。
【０１１８】
一態様において、電力は、その電力が、第２の接触器を介して供給される場合、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間で、未変圧状態で保持される。
【０１１９】
一態様において、車両システムは、機関車を含み、外部電源は、架空線路または第三軌条を含む。
【０１２０】
他の実施形態において、車両システムの動力伝達系は、外部電源から電力を受け取るよう構成される変換器デバイスと、変換器デバイスによって電気的に相互接続されるフロントエンドバスならびに直流（ＤＣ）バスとを備える。変換器デバイスは、フロントエンドバスを通じて外部電源から電力を受け取り、ＤＣ電力をＤＣバスにもたらすよう構成される。動力伝達系はまた、牽引力をもたらして、車両システムを動かすよう構成される推進システムを備えてもよい。推進システムは、ＤＣバスに動作可能に接続され、ＤＣ電力をＤＣバスから受け取るよう構成される。動力伝達系はまた、フロントエンドバスおよびＤＣバスに、それぞれ、第１および第２の接触器を介して選択的に接続されるよう構成される、エネルギー・ストレージ・システムを備えてもよい。動力伝達系はまた、第１および第２の接触器の動作を制御するよう構成される、スイッチ制御モジュールを備えてもよい。スイッチ制御モジュールは、動力伝達系が外部電源に動作可能に結合された場合、第２の接触器を閉じるよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムが充電され、推進システムがＤＣ電力を受け取る。スイッチ制御モジュールはまた、動力伝達系が外部電源から動作可能に切断された場合に、第１の接触器または第２の接触器の一方を閉じるよう構成される。エネルギー・ストレージ・システムは、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、電力を推進システムに供給するよう構成される。
【０１２１】
一態様において、電力は、その電力が、第２の接触器を介して供給される場合、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間で、未変換状態で保持される。
【０１２２】
一態様において、電力は、その電力が、第２の接触器を介して供給される場合、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間で、未変圧状態で保持される。
【０１２３】
一態様において、動力伝達系は、電力が第２の接触器を通じて供給される場合に、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間に電圧変換器を備えない。
【０１２４】
一態様において、動力伝達系は、電力が第２の接触器を通じて供給される場合に、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間に変圧器を備えない。
【０１２５】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムの出力から、推進システムの入力への電力のみが、電力が第１の接触器を通じて供給される場合に、変換器デバイスによって変換される。
【０１２６】
一態様において、スイッチ制御モジュールは、第１の接触器を閉じて、電力を、エネルギー・ストレージ・システムから変換器デバイスに供給するよう構成される。動力伝達系はまた、変換器デバイスに動作可能に結合されるデバイス制御モジュールを備えることができる。デバイス制御モジュールは、変換器デバイスの動作を制御するよう構成され、それにより、変換器デバイスは、エネルギー・ストレージ・システムによって供給される電力の電圧を増減する。
【０１２７】
一態様において、デバイス制御モジュールは、変換器デバイスに動作可能に結合することができる。デバイス制御モジュールは、変換器デバイスの動作を制御するよう構成することができ、それにより、変換器デバイスは、外部電源によって供給される電力の電圧を増減する。
【０１２８】
一態様において、外部電源から受け取った電力は、交流電流（ＡＣ）電力である。変換器デバイスは、ＡＣ電力を、ＤＣバスに供給されるＤＣ電力に変換するよう構成することができる。
【０１２９】
一態様において、スイッチ制御モジュールは、車両システムが制動している間、第２の接触器を閉じる回生モード中に、第１および第２の接触器を制御するよう構成することができる。
【０１３０】
一態様において、動力伝達系は、エネルギー・ストレージ・システムのバイパス回路に動作可能に結合するエネルギー管理モジュールを備えることができる。エネルギー・ストレージ・システムは、互いに選択的に接続される複数のエネルギー・ストレージ・ユニットを備えることができる。エネルギー管理モジュールは、バイパス回路を制御して、多数の、または少数のストレージユニットを選択的に接続して、指定の電圧または電力を実現するよう構成することができる。
【０１３１】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、並直列配置で互いに結合される複数のストレージユニットを備えることができる。ストレージユニットは、第１および第２のセットのそれぞれが、接地されたモジュールハウジング内に保持される、ストレージユニットの第１および第２のセットに割り当てられてもよい。
【０１３２】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、少なくとも１メガワットの電力を推進システムにもたらすよう構成される。
【０１３３】
一態様において、車両システムは、機関車を含み、外部電源は、架空線路または第三軌条を含む。
【０１３４】
他の実施形態において、車両システムの動力伝達系は、外部電源から電力を受け取り、車両システムのＤＣバスに直流（ＤＣ）電力を供給するよう構成される変換器デバイスを備える。動力伝達系はまた、車両システムを動かすための牽引モータを有する推進システムを備えてもよい。推進システムは、ＤＣバスを介してＤＣ電力を受け取るよう構成される。動力伝達系はまた、ＤＣバスに動作可能に接続されるエネルギー・ストレージ・システムを備え、エネルギー・ストレージ・システムは、指定の充電電圧を有し、充電モードおよび供給モードで動作するよう構成される。車両システムは、充電モードでは、外部電源に動作可能に接続され、車両システムは、供給モードでは、外部電源に動作可能に接続されない。指定の充電電圧は、エネルギー・ストレージ・システムを、充電モード中に、ＤＣバスを介して充電することができるように決定されたトルクでの牽引モータの電圧要求にほぼ等しい。推進システムには、電圧変換器が、エネルギー・ストレージ・システムの出力と、推進システムの入力との間に配置されること無く、供給モード中に、エネルギー・ストレージ・システムから、ＤＣバスを介して、電力を供給することができる。
【０１３５】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、ＤＣバスが、エネルギー・ストレージ・システムの指定の充電電圧と実質的に異なる電圧を有する場合に、ＤＣバスから選択的に切断される。
【０１３６】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、車両システムが外部電源に動作可能に接続されない場合に、推進システムに対してＤＣバスに直接電力を供給する。
【０１３７】
一態様において、牽引モータは、発電制動モードで動作し、電力を、エネルギー・ストレージ・システムの指定の充電電圧にほぼ等しい電圧でＤＣバスにもたらすよう構成される。
【０１３８】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、並直列配置で互いに結合される複数のストレージユニットを備える。ストレージユニットは、第１および第２のセットのそれぞれが、接地されたモジュールハウジング内に保持される、ストレージユニットの第１および第２のセットに割り当てられてもよい。
【０１３９】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、少なくとも１メガワットの電力を推進システムにもたらすよう構成される。
【０１４０】
他の実施形態において、外部電源から電力を受け取るよう構成され、エネルギー・ストレージ・システムを備える車両システムに電力供給する方法を提供する。本方法は、車両システムが外部電源に動作可能に接続される場合に、フロントエンドバスを介して、電力を変換器デバイスに供給することを含む。変換器デバイスは、電力をＤＣ電力に変換し、ＤＣ電力をＤＣバスに供給するよう構成される。本方法はまた、ＤＣバスに接続される推進システムに同時に電力供給しながら、車両システムが外部電源に動作可能に接続される場合に、ＤＣバスに選択的に接続されるエネルギー・ストレージ・システムを充電することを含む。本方法はまた、車両システムが、外部電源から動作可能に切断されたことを判断することを含む。本方法はまた、エネルギー・ストレージ・システムから、フロントエンドバスまたはＤＣバスの一方に、電力を供給し、車両システムが外部電源から動作可能に切断された場合に、推進システムに電力供給することを含む。
【０１４１】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムから、フロントエンドバスまたはＤＣバスの一方に電力を供給することは、第１の接触器を閉じ、エネルギー・ストレージ・システムをフロントエンドバスに電気的に接続することを含む。
【０１４２】
一態様において、本方法はまた、エネルギー・ストレージ・システムによって、変換器デバイスを使用して、フロントエンドバスに供給される電力の電圧を増減することを含むことができる。
【０１４３】
一態様において、エネルギー・ストレージからの電力の電圧のみが、推進システムに電力供給する前に、変換器デバイスによって変換される。
【０１４４】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは出力を備え、推進システムは入力を備え、電力は、その電力の電圧を変換することなく、エネルギー・ストレージ・システムの出力から、推進システムの入力に直接供給される。
【０１４５】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、少なくとも１メガワットの電力を推進システムにもたらすよう構成される。
【０１４６】
一態様において、エネルギー・ストレージ・システムは、複数のエネルギー・ストレージ・ユニットと、ストレージユニットを互いに選択的に接続する複数のバイパス回路とを備える。本方法はまた、バイパス回路を介して、多数または少数のストレージユニットを選択的に接続して、指定の電圧または電力を実現することを含むことができる。
【０１４７】
一態様において、車両システムは、機関車であり、外部電源は、架空線路または第三軌条である。
【０１４８】
上記の説明は例示的なものであり、制限するものではないことが理解されよう。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて使用してもよい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の主題の教示に適合させるために、多くの変形を行うことができる。本明細書で説明した材料の寸法および種類は、本発明の主題のパラメータを定義することを意図するが、それらは、限定するものではなく、例示的な実施形態である。他の多くの実施形態が、上記説明を検討することにより、当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の主題の範囲が、添付の特許請求の範囲、およびそのような特許請求の範囲による等価物の全範囲を参照して判断される。添付の特許請求の範囲において、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」という用語は、それぞれ「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」という用語のプレーンイングリッシュ的同等語として使用される。さらに、添付の特許請求の範囲において、「第１」「第２」および「第３」などの用語は、単なる符号として使用され、それらの物体について、数的要件を課すことを意図しない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲が、フレーズ「ための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」と、その後に続くさらなる構造の機能的空所の文を明示的に使用しない限り、および使用するまで、ミーンズ・プラス・ファンクションのフォーマットで記載されず、米国特許法第１１２条の第６段落に基づいて解釈されることを意図しない。
【０１４９】
ここでの記述は、本発明の主題のいくつかの実施形態を開示し、さらに、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、および任意の組み込み方法を実行することを含む、当業者が本発明の主題の実施形態を実施することを可能にするための例を使用する。本発明の主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
【０１５０】
本発明の主題のある実施形態についての上記記述は、添付図面と共に読むことで、より良く理解されよう。図面は、さまざまな実施形態の機能ブロック図を示す限り、機能ブロックは、ハードウェア回路間の区分を必ずしも示さない。したがって、例えば、１つまたは複数の機能ブロック（例えば、制御器またはメモリ）は、１つのハードウェア（例えば、汎用信号プロセッサ、マイクロコントローラ、ランダム・アクセス・メモリ、およびハードディスクなど）で実現してもよい。同様に、プログラムは、スタンドアロン型プログラムとしてもよく、オペレーティングシステムにサブルーチンとして組み込んでもよく、およびインストールしたソフトウェアパッケージ内の機能としてもよい。さまざまな実施形態は、図に示した構成および手段に限定されない。
【符号の説明】
【０１５１】
１００  車両システム
１０１  動力伝達系（組立体）
１０２  制御システム
１０４  外部電源
１０６  エネルギー・ストレージ・システム
１０８  電力受信器
１１０  フロントエンドバス
１１２  変換器デバイス
１１４  ＤＣバス
１１６  導通経路
１１８  第１の接触器
１２０  導通経路
１２２  第２の接触器
１２４  推進システム
１２６  サブシステム
１２８  補助システム
１３０  調整デバイス
１３４  インバータ
１３６  牽引モータ
１９０  車両
２００  動力伝達系（組立体）
２０１  制御システム
２０２  電力受信器
２０４  架空線路
２０６  外部電源
２１０  電源接続パッケージ
２１２  主変圧器
２１３  入力巻線
２１４  二次巻線
２１６  フロントエンドバス
２１８  変換器デバイス
２２０  推進システム
２２２  調整デバイス
２２４  補助システム
２２８  ＤＣバス
２３０  エネルギー・ストレージ・システム
２３２  導通経路
２３４  導通経路
２３６  第１の接触器
２３８  第２の接触器
２４０  ダイオード
２５０  スイッチ制御モジュール
２５２  電圧モニタ
２５３  電圧モニタ
２５４  デバイス制御モジュール
２５６  エネルギー管理モジュール
３００  動力伝達系（エネルギー・ストレージ・システム）
３０１  ストレージアセンブリ
３０２  エネルギーモジュール
３０４  エネルギーモジュール
３０６  エネルギー・ストレージ・ユニット
３０６Ａ  エネルギー・ストレージ・ユニット
３０６Ｂ  エネルギー・ストレージ・ユニット
３０８  列（ストリング）
３０９  列（ストリング）
３１０  列（ストリング）
３１２  モジュールハウジング
３１４  モジュールハウジング
３１６  接地
３２０  ＤＣバス
３２２  第１のリード線
３２４  第２のリード線
３２６  バンク間バス
３３２  接触器
３３４  接触器
３４２  ブッシング
３４３  ブッシング
３４４  ブッシング
３５０  エネルギー管理モジュール（制御器）
３５２  バイパス回路
３５４  バイパス回路
３６０  地絡検出器
４００  動力伝達系（組立体）
４０１  制御システム
４０２  電力受信器
４０４  架空線路
４０６  外部電源
４１２  主変圧器
４１４  二次巻線
４１６  フロントエンドバス
４１８  変換器デバイス
４２０  推進システム
４２２  調整デバイス
４２４  補助システム
４２８  ＤＣバス
４３０  エネルギー・ストレージ・システム
４５２  電圧モニタ
４５３  電圧モニタ
４５４  デバイス制御モジュール
４５６  エネルギー管理モジュール
５０４  外部供給モード
５０６  内部供給モード
６００  エネルギー・ストレージ・システム
６０２  温度管理システム
６０４  モジュール
６１０  冷却システム
６１２  ブロワ
６２０  ＡＣ／ＤＣ変換器
６２２  変圧器
６２４  ＡＣ／ＤＣ変換器
６３０  第１の端末リード線
６３２  第２の端末リード線
【図１】
0006266612.tif 000003
【図２】
0006266612.tif 000004
【図３】
0006266612.tif 000005
【図４】
0006266612.tif 000006
【図５】
0006266612.tif 000007
【図６】
0006266612.tif 000008