JP2010527498A - バッテリーを冷却するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムを提供する。該エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含む。該システムは、エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを封入するように構成された少なくとも１つの内部ケーシングを含む。更に、該システムは、前記少なくとも１つの内部ケーシングを取り囲むように構成された少なくとも１つの外層を含む。該システムは更に、少なくとも１つの内部ケーシングと少なくとも１つの外層の間に配置され、外層にある少なくとも１つの入口を介して冷却流体を受け入れるように構成された内部空間を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型バッテリー用途に関し、より詳細には、例えば、ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システム等の大型バッテリーシステムを冷却するシステム及び方法に関する。

例えば、ハイブリッドディーゼル電気機関車等のハイブリッドディーゼル電気自動車は、複数のエネルギー蓄積装置（即ち、バッテリー）を備えたエネルギー蓄積システムを含む。これらのエネルギー蓄積装置は一般的に、走行用モータが蓄積されることになる過剰の電気エネルギーを発生させる発電制動モード中、又は機関車が蓄積されることになる過剰の電気エネルギーを発生させる運転モード中に二次電気エネルギーを蓄積するために利用される。各々の機関車は一般的に、例えば１０〜５０個の多数のエネルギー蓄積装置を含み、各々のエネルギー蓄積装置は、結合した数百個の個別セルを含む大型の巨大質量物体であり、各々が数百ポンドの重量に達する。

従来の機関車のエネルギー蓄積システムの従来の冷却システムは、一般的に内部を通過し、各々のエネルギー蓄積装置の内部セルに隣接する少なくとも１つの冷却空気ダクトを特徴とする。外気は、各々の冷却空気ダクト中に吸い込まれ、各々のエネルギー蓄積装置の内部を通過した後、例えば機関車の外部等の通気領域に排出される。内部冷却空気ダクトの１つに漏れが発生した場合、冷却空気ダクトを通過した外気が各々のエネルギー蓄積装置の内部に漏れ出す可能性がある。いくつかの例において、各々のエネルギー蓄積装置の内部に漏れ出した外気は、例えば塵埃粒子等の混入物質を含む。典型的な運転中は、各々のエネルギー蓄積装置は、例えば摂氏３００度の範囲の高温で動作し、一般的に各々のエネルギー蓄積装置の端子全体に高圧が印加される。混入物質を含む漏れ出した外気がエネルギー蓄積装置の内部に入り、エネルギー蓄積装置の内部の高温環境にあるエネルギー蓄積装置の内部電子機器に塵や埃を蓄積することによって、エネルギー蓄積装置のクリープ及び打撃特性に悪影響を与える。

従って、エネルギー蓄積システムの内部電子機器や動作特性に対する冷却システムの悪影響を減少させるために、各々のエネルギー蓄積装置の内部の中の外気又は冷却流体の通路を削減又は排除する、機関車のエネルギー蓄積装置の冷却システムを提供することが好都合であろう。

本発明の一実施形態において、ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムを提供する。該エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含む。該システムは、該エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを封入するように構成された少なくとも１つの内部ケーシングを含む。更に、該システムは、該少なくとも１つの内部ケーシングを取り囲むように構成された少なくとも１つの外層を含む。該システムは更に、該少なくとも１つの内部ケーシングと該少なくとも１つの外層の間に配置された内部空間を含み、該内部空間は、該外層にある少なくとも１つの入口を介して冷却流体を受け入れるように構成される。

本発明の一実施形態において、ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムを提供する。該エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含む。該システムは、該エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを封入するように構成された少なくとも１つの内部ケーシングを含む。更に、該システムは、該内部ケーシングの各外面に熱的に係合するように構成された少なくとも１つの伝熱面を含む。該システムは更に、該少なくとも１つの内部ケーシングを取り囲むように構成された少なくとも１つの外層と、冷却流体ダクト内に冷却流体を受け入れるように構成された該外層内の入口とを含む。該冷却流体ダクトは、該少なくとも１つの伝熱面に隣接し、該入口より上に配置された出口を介した該冷却流体の対流を促進するように構成される。

本発明の一実施形態において、ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法を提供する。該エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含む。該方法は、該エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを少なくとも１つの内部ケーシングによって封入するステップを含む。更に、該方法は、該少なくとも１つの内部ケーシングを少なくとも１つの外層によって取り囲むステップを含む。該方法は更に、該外層にある入口を介して、該少なくとも１つの内部ケーシングと該少なくとも１つの外層の間に配置された内部空間に冷却流体を受け入れるステップを含む。

本発明の一実施形態において、ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法を提供する。該エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含む。該方法は、該エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを少なくとも１つの内部ケーシングによって封入するステップを含む。更に、該方法は、該内部ケーシングの各外面を少なくとも１つの伝熱面と熱的に係合させるステップを含む。該方法は更に、該少なくとも１つの内部ケーシングを少なくとも１つの外層によって取り囲むステップと、該外層内の入口を介して、少なくとも１つのそれぞれの冷却流体ダクト内に冷却流体を受け入れるステップとを含む。該方法は更に、該少なくとも１つの伝熱面に隣接し、該入口より上に配置された出口を介した該冷却流体の対流を促進するステップを含む。

上述の本発明の実施形態のより詳細な説明は、添付図面に例示されるそれらの特定の実施形態を参照することで表される。これらの図面が本発明の典型的な実施形態のみを表しており、従ってその範囲を限定するものとみなすべきではないことを理解した上で、本発明の実施形態を添付図面を用いることにより更なる特性及び詳細に関して記述及び説明する。

ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断平面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断平面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法の例示的実施形態を示す流れ図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断側面図及び横断端面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断側面図及び横断端面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断側面図及び横断端面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断側面図及び横断端面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断側面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断上面図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法の例示的実施形態である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法の例示的実施形態である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却するシステムの一実施形態の横断側面図である。 エネルギー蓄積システムの冷却システムの一実施形態の最高温度蓄積装置及び最低温度蓄積装置の最高温度及び最低温度の一実施形態を示すタイミング図である。 エネルギー蓄積システムの冷却システムの一実施形態の最高温度蓄積装置及び最低温度蓄積装置の最高温度及び最低温度の一実施形態を示すタイミング図である。 エネルギー蓄積システムの例示的実施形態のブロック図である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法の例示的実施形態である。 ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法の例示的実施形態である。

本発明の例示的実施形態は鉄道車両、特にディーゼルエンジンを有するハイブリッド電車及び機関車に関して説明するが、後述する本発明の例示的実施形態は、例えばハイブリッドディーゼル電気オフハイウェー車、船舶、及び固定装置だがこれらに限らないその他の用途にも適用でき、各々が推進用のディーゼルエンジンと１つ以上のエネルギー蓄積装置を備えたエネルギー蓄積システムとを使用する。更に、後述する本発明の実施形態は、ディーゼル式であろうと非ディーゼル式であろうと、ハイブリッド機関車、ハイブリッドオフハイウェー車、ハイブリッド船舶、及び固定用途を含むハイブリッド車に同様に適用できる。また更に、本願の実施形態は、上記のハイブリッド動力車で実行されてもされなくても、あらゆるバッテリー用途に適用できる。更に、本願の実施形態は空気ダクトを通して空気入口に吸い込まれる外気及び冷却空気の使用について述べているが、空気以外の当業者には分かる任意の冷却流体を本願の実施形態で述べる冷却空気又は外気の代わりに利用することができる。

図１は、ハイブリッドディーゼル電気機関車１４のエネルギー蓄積システム１２を冷却するシステム１０の一実施形態を示す。エネルギー蓄積システム１２は、機関車１４のプラットホーム１６より下に配置された複数のエネルギー蓄積装置（即ち、バッテリー）１５を例示的に含む。図１はプラットホーム１６より下に配置されたエネルギー蓄積装置１５を図示しているが、エネルギー蓄積装置１５は、例えば、当業者には分かるように、炭水車用途の場合など、機関車プラットホーム１６より上に又はそれに接して配置しても良い。システム１０の例示的実施形態において、機関車１４のプラットホーム１６は機関車の車輪より上に配置され、当業者には分かるように、各々の機関車に対して運転室の床と実質的に並置される。しかしながら、プラットホーム１６は、運転室以外の機関車１４のその他の水平面と並置しても良い。

図１に図示した例示的実施形態において、システム１０は、ディーゼル煙、熱風排気等を含む汚染が比較的ない場所において、プラットホーム１６より上の機関車１４の外面２０に配置された空気入口１８を含む。空気入口１８は、機関車１４の放熱器領域５２に隣接する機関車１４の外面２０にある開口部であり、特定のエネルギー蓄積システム１２と各々のエネルギー蓄積システムの冷却空気流需要とに基づいた寸法を備えている。図１は放熱器領域５２に隣接する外面２０の開口部に配置された空気入口１８を図示しているが、空気入口１８は、プラットホーム１６より上の、機関車の任意の領域に隣接する外面２０の開口部に配置しても良い。更なる例示的実施形態において、空気入口１８は、入口１８に流入する外気に最小限の混入物質が含まれるのであれば、機関車プラットホーム１６より上又は下の、外面２０、２１に沿った任意の場所に配置することができる。プラットホーム１６より上の機関車１４の外面２０に沿って空気入口１８を配置することにより、空気入口に吸い込まれる外気は、プラットホーム１６より下の機関車の外面２１に隣接する外気と比較して実質的に少ない量の混入物質を含む。図１は機関車１４の外面２０の屋根部分４４に配置された空気入口１８を図示しているが、空気入口は、プラットホーム１６より上の外面２０の屋根部分４４又は側面部分４６上の任意の場所を含む、プラットホーム１６より上の機関車１４の外面２０に沿った任意の場所に配置しても良い。更に、図１はプラットホーム１６より上の機関車１４の外面２０に配置された１つの空気入口１８を図示しているが、２つ以上の空気入口１８を機関車１４の外面２０に配置しても良い。

図１の例示的実施形態において更に図示するように、濾過媒体３２は、空気入口ダクト２２内の空気入口１８に隣接する濾過位置３４に配置される。濾過媒体３２は、外気が空気入口ダクト２２に入る前に、空気入口１８に吸い込まれる外気から混入物質を除去するのを促進する。図１はスクリーン３８、スピンフィルター４０及びペーパーフィルター４２等の２つ以上の濾過層を含む様々な濾過媒体３２を図示しているが、あらゆる種類の濾過媒体を利用することができる。更に、システム１０の例示的実施形態は機関車プラットホーム１６より上の機関車の外面２０に沿った空気入口１８の配置を特徴とするので、空気入口中に流入する外気の混入物質の量が比較的少なく、それによって過度の濾過の必要性が最小化され、且つ／又はフィルター及びバッテリー構成部品の寿命が延びる。スクリーンフィルター３８は、例えば、葉っぱや紙などの大きな物体を除去するための流入外気がぶつかる第１濾過層として配置される。スピンフィルター４０は、例えば、空気回転遠心分離装置を用いて密度に基づいて物質を分離するための流入外気の第２濾過層として配置される。更に、ペーパーフィルター４２は、例えば、濾過工程中に外気から更なる粒子を収集するための更なる濾過層として利用される。システム１０の例示的実施形態は全ての濾過媒体３２に対して単一の濾過位置３４を特徴とするので、複数の濾過位置におけるのとは対照的に、各々の濾過媒体の定期交換及び／又は洗浄を含む定期保守を単一の濾過位置において都合良く行なうことができる。

図１の例示的実施形態において更に図示するように、システム１０は、空気入口１８と流体連通する空気入口ダクト２２及び空気ダクト２４を含む。濾過媒体３２は、空気入口ダクト２２と空気入口１８の間に配置される。空気ダクト２４は、送風機２６とモータ２８（後述する）とダンパー制御装置５８（後述する）を介して空気入口ダクト２２に連結される。図１は送風機２６とそれぞれのモータ２８を図示しているが、各々の送風機２６は、機械電源によって案内駆動されるか、又は機械電源によって同様に駆動される第２送風機によって駆動される。空気入口ダクト２２が例示的に機関車プラットホーム１６より上に配置される一方、空気ダクト２４は例示的に機関車プラットホーム１６より下に配置される。しかしながら、空気入口ダクト及び空気ダクトは、それぞれ機関車プラットホーム１６の上下に配置されるとは限定されない。更に、図１は１つの空気入口ダクト及び１つの空気ダクトを図示しているが、２つ以上の空気入口を外面に沿って配置しても良く、それに対してそれぞれ２つ以上の空気入口ダクト及び空気ダクトを利用することができる。

図１の例示的実施形態において図示した空気ダクト２４は機関車１４の全長に沿って通っており、機関車プラットホーム１６より下の各々のエネルギー蓄積装置１５と流体連通している。図１は空気ダクトの反対側に配置された４つのエネルギー蓄積装置を図示しているが、例えば、空気ダクトの反対側又は空気ダクトの片側を含む任意の数のエネルギー装置を空気ダクトと流体連通させても良い。更に、図１は機関車プラットホーム１６より下に配置された１つの空気ダクトを図示しているが、２つ以上の空気ダクトをプラットホーム１６より下に配置しても良く、従って２組以上のエネルギー蓄積装置を各々の各空気ダクトとそれぞれ流体連通させることができる。

図１の例示的実施形態において更に図示するように、システム１０は空気入口ダクト２２内に配置されたモータ２８によって駆動される送風機２６を含む。動作中、モータ２８への電力の供給と送風機２６の作動に応じて、送風機は、単一の濾過位置３４における濾過媒体３２を介して、空気入口ダクト２２及び空気ダクト２４を通して、機関車プラットホーム１６の上からの外気を空気入口１８に吸い込む。送風機２６は続いて、外気を各々のエネルギー蓄積装置１５を通過させて、機関車１４の共通通気領域３０に入れる。図１の図示した例示的実施形態において、共通通気領域３０は、当業者には分かるように、機関車エンジンからの相当量の熱を受けるエンジン室領域である。送風機２６は、ダクトカップリング５３から外気を送って各々のエネルギー蓄積装置１５を通過させ、更に各通気カップリング５４からエンジン室３０に外気を吸い込む。エンジン室３０は、外気がエンジン室に入ると機関車の外側に排出するために、機関車１４の外面に沿って１つ以上の既存の通気孔（図示せず）を含む。図１は１つの送風機とそれぞれのモータを図示しているが、２つ以上の送風機とそれぞれのモータを各々の空気ダクト内で利用しても良く、又は代替的には、後述するように、１つの送風機とそれぞれのモータを複数の空気ダクトの各々の内部に配置しても良い。図１の例示的実施形態において図示するように、二次ダクト５７は、空気ダクト２４と、各々のエネルギー蓄積装置１５とエンジン室領域３０の間の各々の通気カップリング５４との間に例示的に連結される。二次ダクト５７は、空気ダクト２４からの冷たい外気を各々の通気カップリング５４に送って、各々のエネルギー蓄積装置１５を通過して各々の通気カップリング５４に入った熱い空気と冷たい空気を混ぜ合わせるために設けられる。各々の通気カップリング５４内では、各々の空気ダクト２４からの冷たい外気が各々のエネルギー蓄積装置１５を通過した熱い冷却空気と混ざり合うことによって、エンジン室領域３０に送られる外気の温度を低下させる。更に、例示的実施形態において、二次ダクト５７は、空気ダクト２４からの冷たい外気を機関車の外部の各通気孔（図示せず）と混ぜ合わせるように配置される。二次ダクトを利用する例示的実施形態では、外気が機関車の外側に排出される時に大量の冷たい外気が各々のエネルギー蓄積装置を通過した熱い外気と混ざり合うことになり、外気は人間と接触する可能性が高いので、排出された外気の温度が容認できないほど高いレベルである場合に安全性の問題が生じる。

図１の例示的実施形態において図示するように、システム１０は、送風機２６及びモータ２８に電力を供給するための電源５６を含む。例示的実施形態において、電源５６は、送風機２６及びモータ２８に電力を供給するための補助電源であり、濾過媒体３２を介して、空気入口ダクト２２及び空気ダクト２４を通して空気入口１８に外気を吸い込んで、各々のエネルギー蓄積装置１５を通過させて機関車１４の共通通気領域３０に入れる。例示的実施形態において、送風機２６は、機関車１４の運転中の機械的振動による送風機２６のモータ軸受の故障を防ぐために、機関車１４の運転中の長期間にわたる送風機モータの非回転を避けるように連続的に動作する。

電源５６に加えて、ダンパー制御装置５８が空気入口ダクト２２内に配置されて、送風機２６への外気の供給を選択的に遮断する。ダンパー制御装置５８は機関車制御装置６２によって制御され、開放（外気の供給が送風機２６へ流れる）及び閉鎖（送風機２６への外気の供給が遮断される）位置の間で切換可能である。機関車制御装置６２はダンパー制御装置５８に例示的に連結されており、機関車制御装置が機関車制御装置に同様に連結された各々のエネルギー蓄積装置の、例えば温度計等の各温度センサ６４から読み取った各々のエネルギー蓄積装置１５の温度に基づいて開放及び閉鎖位置の間でダンパー制御装置を切り換える。更に、機関車制御装置６２はダンパー制御装置を開放及び閉鎖位置の間の中間位置に切り換えて、送風機２６へ流れる外気の供給を制御することができる。システム１０の効率を最大限にするために、機関車制御装置６２は、送風機は回転し続ける（モータが電力を受けていると仮定する）が外気は送風機に供給されないように、ダンパー制御装置５８を閉鎖位置に切り換えることによって、送風機が行なうあらゆる仕事を最小限にする。例示的実施形態において、エネルギー蓄積装置の動作温度範囲は、例えば摂氏２７０〜３３０度であるが、機関車制御装置は、例えば、各々のエネルギー蓄積装置から最低温度の摂氏２７０度を読み取るとダンパー制御装置を閉鎖位置に変え、送風機への外気の供給を遮断することによって、冷却システムを遮断することができる。摂氏２７０〜３３０度の例示的な温度範囲は単なる一例であり、エネルギー蓄積装置は様々な温度範囲で動作する。更に、機関車制御装置は、例えば、各々のエネルギー蓄積装置から摂氏３００度の最高温度を読み取るとダンパー制御装置を開放位置に変え、送風機への外気の供給を再開して冷却システムを再始動することができる。図１は１つの電源及びダンパー制御装置を図示しているが、２つ以上の電源及び２つ以上のダンパー制御装置を利用しても良い。図示した電源５６は補助電源であるが、モータ２８は機関車エンジン電源によって電力を供給される。機関車制御装置６２は、各々のエネルギー蓄積装置１５に連結された温度センサ６４を監視するためにシステム１０の例示的実施形態に含まれている。ダンパー制御装置を選択的に動作させるのに加えて、機関車制御装置６２は、連続速度送風機、電源５６の速度の倍速送風機、可変速度送風機／直接駆動送風機、又は切換可能送風機を選択的に動作させることができる。機関車制御装置６２は、各々のエネルギー蓄積装置１５の温度センサ６４からの監視された温度と、機関車制御装置メモリに保存された各々のエネルギー蓄積装置１５のそれぞれの所定温度閾値の比較に基づいて、各々の送風機を選択的に動作させることができる。

送風機２６は、連続速度送風機、電源５６の速度の倍速送風機、又は送風機のオンオフを切り換えるスイッチを含む切換可能な送風機であって良い。例えば、倍速送風機は、送風機に対する電源の速度の倍速（即ち、１／２、１／４、１／８等）で動作する、即ち反転駆動モータのような可変速度駆動機である。

図２は、エネルギー蓄積システム１２’を冷却するシステム１０’の別の実施形態を示す。システム１０’は、空気入口１８’と流体連通する空気入口ダクト２２’及び空気ダクト２４’を含む。図２の例示的実施形態において図示するように、システム１０’は、送風機２６’及びモータ２８’を制御可能に動作させるための電源５６’を含む。例示的実施形態において、電源５６’は、送風機２６’及びモータ２８’を制御可能に動作させるための補助電源を含み、濾過媒体３２’を介して空気入口ダクト２２’及び空気ダクト２４’を通して外気を空気入口１８’に吸い込む。空気ダクト２４’を通過すると、外気は、空気ダクト２４’から各々のエネルギー蓄積装置１５’へダクトカップリング５３’内に配置されたそれぞれのダンパー制御装置５８’を通過する。各々のダンパー制御装置５８’は、各々のエネルギー蓄積装置１５’に隣接するダクトカップリング５３’内に配置されて、各々のエネルギー蓄積装置への外気の供給を選択的に遮断する。各々のダンパー制御装置５８’は機関車制御装置６２’によって制御されて、各通気カップリング５４’を通って、例えばエンジン室等の共通通気領域３０’に入る、各々のエネルギー蓄積装置１５’への外気の供給を選択的に遮断する。各々のダンパー制御装置５８’は、機関車制御装置６２’によって、開放（外気の供給が各々のエネルギー蓄積装置１５’へ流れる）及び閉鎖（各々のエネルギー蓄積装置１５’への外気の供給が遮断される）位置の間で切換可能である。更に、制御装置６２’はダンパー制御装置５８’を開放及び閉鎖位置の間の中間位置に切り換えて、各々のエネルギー蓄積装置１５’へ供給される外気の供給を選択的に制御することができる。機関車制御装置６２’は各々のダンパー制御装置５８’に例示的に連結されており、機関車制御装置に同様に連結される各々のエネルギー蓄積装置の各温度センサ６４’から読み取った各々のエネルギー蓄積装置１５’の温度に基づいて開放及び閉鎖位置の間でダンパー制御装置を切り換える。例示的実施形態において、エネルギー蓄積装置の動作温度範囲は摂氏２７０〜３３０度であるが、機関車制御装置は、各々のエネルギー蓄積装置から最低温度の摂氏２７０度を読み取るとダンパー制御装置を閉鎖位置に変え、エネルギー蓄積装置への外気の供給を遮断する。摂氏２７０〜３３０度の温度範囲の例は単なる例示であり、エネルギー蓄積装置は様々な温度範囲で動作する。更に、機関車制御装置は、各々のエネルギー蓄積装置から摂氏３００度の最低温度を読み取るとダンパー制御装置を開放位置に変え、各々のエネルギー蓄積装置への外気の供給を再開する。図２は各々のエネルギー蓄積装置に対して１つの電源及び１つのダンパー制御装置を図示しているが、各々のエネルギー蓄積装置に対して２つ以上の電源及び２つ以上のダンパー制御装置を利用しても良い。図示した電源５６’は補助電源であるが、モータ２８’は機関車エンジン電源によって電力を供給される。本明細書に記載しないシステム１０’のそれらの他の要素は、ダッシュ表記を伴わずに上述した先の実施形態のそれらの要素と同様であり、本明細書において更なる説明を必要としない。

図３は、ハイブリッドディーゼル電気機関車１４のエネルギー蓄積システム１２を冷却する方法１００の例示的実施形態を示す。エネルギー蓄積システム１２は、機関車１４のプラットホーム１６より下に配置された複数のエネルギー蓄積装置１５を含む。エネルギー蓄積装置１５は、同様に機関車又はその他の車両１４のプラットホーム１６より上に配置しても良い。方法１００の開始（ブロック１０１）は、プラットホーム１６より上の車両の外面に空気入口を配置するステップ（ブロック１０２）による。より詳細には、この方法は、空気ダクトを空気入口及び各々のエネルギー蓄積装置に連通させるステップ（ブロック１０４）を含む。更に、この方法は、モータによって電力を供給される送風機を空気ダクト内に配置するステップ（ブロック１０６）を含む。この方法は更に、空気ダクトを通して外気を空気入口に吸い込むステップ（ブロック１０８）と、外気を各々のエネルギー蓄積装置を通過させて車両の共通通気領域に入れるステップ（ブロック１１０）とを含み、ブロック１１１において終了する。

この方法は更に、空気ダクト２４と流体連通する空気入口ダクト２２内の空気入口１８に隣接する濾過位置３４に濾過媒体３２を提供するステップを含み、濾過媒体３２は、濾過スクリーン３８、スピンフィルター４０、ペーパーフィルター４２、及び当業者には既知のその他の種類の濾過媒体を含み得る。更に、この方法は、空気入口ダクト１８に入る前の外気から混入物質を除去するステップを更に含む。この方法は更に、空気入口ダクト２２内にダンパー制御装置５８を配置して、各々のエネルギー蓄積装置１５への外気の供給を選択的に遮断するステップを含む。

図４はエネルギー蓄積システム３１２を冷却するシステム３１０の更なる実施形態を示しており、エネルギー蓄積システム３１２は１つ以上のエネルギー蓄積装置３１５を含む。図４は１つのエネルギー蓄積装置を図示しているが、図５において図示するように、システム３１０は、複数のエネルギー蓄積装置３１５で利用することができる。

システム３１０は、エネルギー蓄積システム３１２のエネルギー蓄積装置３１５の内部コア３２２を封入するように構成された内部ケーシング３２０を例示的に含む。エネルギー蓄積装置３１５の内部コア３２２は、冷却空気ダクト、入口及び出口を除いた、エネルギー蓄積装置の全ての構成部品を含む。内部ケーシング３２０は、エネルギー蓄積装置３１５の内部コア３２２の周囲に気密封じ込めを形成するものであり、例えば、耐久性ボックスであっても良い。内部ケーシング３２０は、例えばステンレス鋼などの適切な金属材料で形成されて良い。しかし、温度センサなどの内部コア３２２のいくつかの構成部品は、例えば内部ケーシングを貫通するので、内部ケーシング３２０は内部コア３２２を完全に封入しなくても良い。エネルギー蓄積装置３１５の内部電子機器を含む、エネルギー蓄積装置の全ての内部コア３２２構成部品は、内部ケーシング３２０内に収容される。システム３１０は更に、内部ケーシング３２０を取り囲むように構成された外層３２４を例示的に含む。外層３２４は、例えば、ＷＤＳ等の絶縁材から作られる絶縁層であっても良い。一対の取付ブラケット３２３は外層３２４を貫通し、内部コアの対向する端面３３３、３３４に隣接する内部ケーシング３２０に連結されて、外層３２４内で内部ケーシング３２０を空間的に懸架する。図５は、２つのエネルギー蓄積装置３１５の２つの内部コア３２２を封入するように構成された内部ケーシング３２０と、内部ケーシング３２０を取り囲むように構成された外層３２４とを図示する。

外層３２４と内部ケーシング３２０の間には、外層３２４にある入口３１８を介して冷却流体３２８を受けるように構成される内部空間３２６がある。図４の端面図において図示するように、内部空間３２６は内部ケーシング３２０を取り囲んでおり、これは内部ケーシング３２０の周囲の外層３２４の間隔に起因するが、外層３２４は内部ケーシング３２０から様々な間隔を有し得る。更に、図４は、入口３１８に隣接して配置される外層３２４にある出口３３６を図示しているが、出口３３６は外層３２４に沿った位置に配置しても良い。図４は外層にある１つの入口及び１つの出口を図示しているが、２つ以上の入口及び／又は出口を外層３２４内に配置しても良い。

図４において図示するように、内部ケーシング３２０は、４つの側面３２９、３３０、３３１、３３２及び２つの端面３３３、３３４を含む６つの外面３２９、３３０、３３１、３３２、３３３、３３４を備えた長方形ケーシングである。図４において図示した内部ケーシングは長方形ケーシングであるが、内部ケーシング３２０の外面に沿った外気の対流中に外気が内部コアの内側に入らずに封じ込められた状態であれば、任意の形状をとることができる。

図６の例示的実施形態において図示するように、内部ケーシング３２０は更に、内部ケーシングの底部外面３３２に沿った内側絶縁層３３７を含む。内側絶縁層３３７は、内部空間３２６内の底部外面３３２に沿った冷却流体３２８の対流を制御するように構成される。図６の例示的実施形態において、底部外面３３２は底部外面３３２に近接するエネルギー蓄積装置の内部セルとより密接に接触する可能性があるため、底部外面３３２の伝熱特性はその他の外面よりも高くなっており、その他の外面と比較して、内部空間３２６内の外気と底部外面の対流との不均衡が生じる。従って、底部外面３３２に沿って内側絶縁層３３７を配置することによって、内部ケーシング３２０の各々の外面に沿った外気の対流の均衡がとれる。図７の更なる例示的実施形態において図示するように、内側絶縁層３３７を内部ケーシング３２０の３つ（２つ以上）の外面３２９、３３０、３３１に沿って配置して、外面の間で内部空間３２６内の冷却流体３２８の対流の均衡をとることもできる。図６及び７は外面の間で、及び各々の外面に沿って一定の厚さの内側絶縁層３３７を図示しているが、内側絶縁層は、各々の各外面に沿った冷却流体のそれぞれの対流を安定させるために、外面の間で様々な厚さ、及び／又は単一の外面に沿って様々な厚さを有しても良い。

図４において図示するように、制御可能出口３４１が外層３２４内に配置される。制御可能出口３４１は例示的に可動ゲートであり、内部空間３２６内の冷却流体３２８の流れを制御するために出口３３６を選択的に開閉するように構成される。図４、６及び７は可動ゲートを図示しているが、制御可能出口は出口を選択的に開閉する複数の異なる形態をとっても良い。更に、制御装置３４２は制御可能出口３４１に連結され、メモリ３４４に保存された最高温度閾値及び最低温度閾値を含む。最高及び最低温度閾値は、それに関して冷却システムがそれぞれオンオフを切り換える最高及び最低温度を表す最高及び最低温度閾値である。しかしながら、このシステムはそのような最高及び最低温度閾値を必要としない。制御装置３４２は、内部コア３２２の温度を監視するように構成される。制御装置３４２は、内部コア３２２の温度がメモリ３４４に保存された最低温度閾値を下回ると判断すると、内部空間３２６内の冷却流体３２８の流れを停止するために制御可能出口３４１を閉鎖する（即ち、可動ゲートを閉鎖する）ように構成される。制御装置３４２が制御可能出口３４１を閉鎖し、冷却流体３２８の流れを遮断した場合、外側絶縁層３２４が内部空間３２６内の冷却流体３２８を絶縁する役目を果たすことで、冷却流体３２８とエネルギー蓄積装置３１５の内部コア３２２の温度を安定させて熱平衡を達成する。外側絶縁層３２４が内部コア３２２の温度と冷却流体３２８の温度を安定させないと、内部コア３２２は冷却流体３２８を絶えず加熱していることから絶えず熱エネルギーを失うことになり、最終的に意図しない加熱サイクルを必要とすることになる。制御装置３４２は、内部コア３２２の温度がメモリ３４４に保存された最高温度閾値を上回ると判断すると、制御可能出口３４１を開放し、内部空間３２６内の冷却流体３２８の流れを開始するように構成される。例示的実施形態において、制御可能入口３１８及び制御可能出口３４１は、例えば、内部空間３２６への冷却流体３２８の流れを制御するために制御装置３４２によって選択的に開閉することのできる可動ゲートである。制御装置３４２が内部空間３２６内の冷却流体３２８の流れを開始すると、内部ケーシング３２０の各々の外面３２９、３３０、３３１、３３２、３３３、３３４は、入口３１８を介して受け入れた冷却流体３２８の対流と接触するように構成される。システム３１０の例示的実施形態において、入口３１８への冷却流体３２８の流れは機関車の動きに基づいているため、入口３１８が開いて機関車が移動している時に冷却流体３２８が内部空間３２６に入る。スクープ装置（図示せず）は、機関車の移動中に内部空間３２６への外気の案内を促進するために、入口３１８の外部に取り付けられる。しかしながら、冷却流体３２８の流れは機関車の動きとは無関係であり、代わりに、例えば、モータによって電力を供給され、各々の入口に隣接して配置された送風機によって促進される。

図８は、ハイブリッドディーゼル電気機関車のエネルギー蓄積システム４１２を冷却するシステム４１０の更なる実施形態を示す。エネルギー蓄積システム４１２は、１つ以上のエネルギー蓄積装置４１５を含む。図８は１つのエネルギー蓄積装置４１５を図示しているが、システム４１０は複数のエネルギー蓄積装置４１５で利用することができる。システム４１０は、エネルギー蓄積システム４１２のエネルギー蓄積装置４１５の内部コア４２２を封入するように構成された内部ケーシング４２０を例示的に含む。エネルギー蓄積装置４１５の内部コア４２２は、冷却空気ダクト、入口及び出口を除いた、エネルギー蓄積装置の全ての構成部品を含む。内部ケーシング４２０は、エネルギー蓄積装置４１５の内部コア４２２の周囲に気密封じ込めを形成する。内部電子機器を含むエネルギー蓄積装置の全ての内部コア４２２構成部品は、内部ケーシング４２０内に収容される。

更に、システム４１０は、内部ケーシング４２０の底部外面４３２と熱的に係合するように構成された伝熱面４４６を含む。伝熱面４４６は例示的に、内部ケーシング４２０内に底部外面４３２に隣接して配置される。伝熱面４４６は、内部コア４２２内部から伝熱面４４６へ熱エネルギーを抽出するように構成されており、対流中に抽出した熱エネルギーを冷却流体に引き続き伝達する（後述する）。図８は内部ケーシング４２０内に内部ケーシング４２０の底部外面４３２に沿って配置された伝熱面４４６を図示しているが、伝熱面は内部ケーシングの外部に内部ケーシング４２０の底部外面に沿って配置しても良い。更に、図８は内部ケーシングの底部外面に沿って配置された伝熱面を図示しているが、後述するように、特定のパラメータが冷却システムの入口及び出口の配置に関して満たされていれば、内部ケーシングの任意の外面、又は内部ケーシングの２つ以上の外面に沿って配置することができる。伝熱面４４６は、例えば導電性材料及び熱吸収材料、又は後述するように、後の冷却流体の対流のために内部コアの内部から熱エネルギーを抽出することができる任意の材料のうちの１つであって良い。更に、例えば、底部外面４３２等の外面への熱伝達を促進するために、熱媒液を伝熱面４４６の代わりに内部ケーシング４２０内及び内部コア４２２内で利用しても良い。

図８において更に図示するように、外層４２４は各々の内部ケーシング４２０を取り囲むように構成される。外層４２４は、例えば、ＷＤＳ及び／又はＶＡＣ等の絶縁材から作られる絶縁層であって良い。入口４１８は、外層４２４内に例示的に配置されており、冷却ダクト４４７内で冷却流体４２８を受け入れるように構成される。冷却ダクト４４７は、底部外面４３２に隣接する伝熱面４４６での冷却流体４２８の対流を促進するように構成される。伝熱面４４６は内部コア４２２内部からの熱エネルギーを抽出するので、伝熱面が加熱される一方、内部コア４２２の内部は冷却される。機関車の動きが冷却流体を入口４１８に押し込むので、冷却流体４２８は機関車の移動中に伝熱面４４６と熱的に係合する。冷却流体４２８が伝熱面４４６での対流を起こした後に、冷却流体４２８は入口４１８より上に配置された出口４３６を通過する。出口４３６は入口４１８より上に配置されるので、冷却流体４２８の自然対流（即ち、煙突効果）が促進される。従って、伝熱面４４６が内部ケーシング４２０の代わりの外面に再配置された場合、入口とその上の出口の高低差を確実に維持するために、冷却ダクト及び入口の再配置に基づいて出口を再配置する必要がある。図８は外層４２４内の１つの入口及び１つの出口を図示しているが、２つ以上の入口、出口及び冷却ダクトを利用しても良い。

図８は、外層４２４内に配置され、冷却ダクト４４７内の冷却流体４２８の流れを制御するために入口４１８を選択的に開閉するように構成された制御可能入口４１９を図示する。制御装置４４２は例示的に、メモリ４４４に保存された最低及び最高温度閾値を有する制御可能入口４１９に連結される。最高及び最低温度閾値は、それに関して冷却システムがそれぞれオンオフを切り換える最高及び最低温度を表す最高及び最低温度閾値である。しかしながら、システム４１０は、動作するのにそのような最高及び最低温度閾値を必要としない。制御装置４４２は、内部コア４２２の温度を監視するように構成される。図８は更に、制御可能入口４１９より上に配置され、制御可能入口４１９と共に選択的に開閉するように構成された外層４２４内の制御可能出口４３７を図示する。例示的実施形態において、制御可能入口及び制御可能出口は、例えば、内部空間への冷却流体の流れを制御するために制御装置によって選択的に開閉することのできる可動ゲートであるが、それぞれの入口及び出口を選択的に開閉するためのその他の機構を利用しても良い。制御装置４４２は、内部コア４２２の温度が最低温度閾値を下回ると判断すると、入口４１８を閉鎖し、冷却ダクト４４７内の冷却流体４２８の流れを停止するように構成される。

制御装置が冷却ダクト４４７内の冷却流体４２８の流れを停止した場合、外側絶縁層４２４は、冷却ダクト４４７から冷却流体４２８を絶縁することによって、冷却流体４２８とエネルギー蓄積装置４１５の内部コア４２２の温度を安定させて熱平衡を達成するように構成される。制御装置４４２は、内部コア４２２の温度が最高温度閾値を上回ることを判断すると、入口４１８を開放し、冷却ダクト４４７内の冷却流体４２８の流れを開始するように構成される。

図１０はハイブリッドディーゼル電気自動車のエネルギー蓄積システム３１２を冷却する方法５００の例示的実施形態を示しており、エネルギー蓄積システム３１２は１つ以上のエネルギー蓄積装置３１５を含む。方法５００の開始（ブロック５０１）は、内部ケーシング３２０によってエネルギー蓄積装置３１５の内部コア３２２を封入するステップ（ブロック５０２）により、外層３２４によって内部ケーシング３２０を取り囲むステップ（ブロック５０４）が続く。この方法は更に、外層３２４にある入口３１８を介して、内部ケーシング３２０と外層３２４の間に配置された内部空間３２６内に冷却流体を受け入れるステップ（ブロック５０６）を含む。

図１１は、ハイブリッドディーゼル電気自動車のエネルギー蓄積システム４１２を冷却する方法６００の例示的実施形態を示しており、エネルギー蓄積システム４１２は１つ以上のエネルギー蓄積装置４１５を含む。方法６００の開始（ブロック６０１）は、内部ケーシング４２０によってエネルギー蓄積装置４１５の内部コア４２２を封入するステップ（ブロック６０２）による。方法６００は更に、内部ケーシング４２０の外面４３２を伝熱面４４６と熱的に係合させるステップ（ブロック６０４）を含む。方法６００は更に、外層４２４によって内部ケーシング４２０を取り囲むステップ（ブロック６０６）と、外層４２４内の入口４１８を介して冷却ダクト４４７内に冷却流体４２８を受け入れるステップ（ブロック６０８）とを含む。この方法は更に、伝熱面４４６に隣接し、入口４１８より上に配置された出口４３６を介する冷却流体４２８の対流を促進するステップ（ブロック６１０）を含む。

図１２は、ハイブリッドディーゼル電気機関車７１４のエネルギー蓄積システム７１２を冷却するシステム７１０の一実施形態を示す。エネルギー蓄積システム７１２は複数のエネルギー蓄積装置７１５を例示的に含み、エネルギー蓄積装置の中でも最高温度７２１を有する最高温度蓄積装置７１７及び最低温度７２３を有する最低温度蓄積装置７１９を含む。図１２は機関車プラットホーム７１６より下に配置されたエネルギー蓄積装置７１５を図示しているが、エネルギー蓄積装置７１５は機関車プラットホーム７１６に接して、又はそれよりも上に配置しても良い。図１２に図示したシステム７１０の例示的実施形態は、空気入口７１８及び各々のエネルギー蓄積装置７１５と流体連通する空気ダクト７２４を更に含む。空気入口７１８は、図１２の例示的実施形態において、機関車７１４の外面７２０に沿って、機関車プラットホーム７１６より上に配置されているが、機関車プラットホーム７１６より上か下の外面に沿った任意の場所に配置しても良い。更に、システム７１０は空気ダクト７２４内に配置された送風機７２６を含み、空気ダクト７２４を通して外気を空気入口７１８内に吸い込んで、各々のエネルギー蓄積装置７１５を通過させる。図１２において図示され、本明細書には記載されないシステム７１０のそれらの他の要素は、７００の表記を伴って上述したそれらの要素と同様であり、本明細書において更なる説明を必要としない。

更に、図１２の例示的実施形態において図示するように、システム７１０は更に各々のエネルギー蓄積装置７１５と連結した制御装置７６２を含む。制御装置７６２は、各々のエネルギー蓄積装置７１５の各温度センサ７６４に連結される。制御装置７６２は、制御装置７６２のメモリ７６３に保存された所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回る各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるように構成される。例えば、最高温度蓄積装置７１７が摂氏３００度の最高温度７２１を有しており、制御装置７６２のメモリ７６３に保存された所定閾値が摂氏１５度である場合、制御装置７６２は、後述するように、様々な熱源の１つを用いて、摂氏２８５度を下回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させ続ける。しかしながら、摂氏３００度の最高温度を有する最高温度蓄積装置７１７の例示的実施形態は単なる一例であり、最高温度蓄積装置７１７は任意の最高温度７２１の値を有し得る。図１２の例示的実施形態において図示した制御装置７６２は、エネルギー蓄積装置７１５の温度が最高温度閾値を上回った時に制御装置が送風機７２６を作動させるように、各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を監視するように構成される。更に、制御装置は、エネルギー蓄積装置７１５の温度が最低温度閾値を下回った時に送風機７２６を停止する。

図１２は１つの空気入口に連通可能に連結された１つの空気ダクト、空気ダクト内に配置された１つの送風機、及び各々のエネルギー蓄積装置に連結された１つの制御装置を図示しているが、２つ以上の空気ダクトを各入口に連通可能に連結しても良く、２つ以上の送風機を各々の空気ダクト内にそれぞれ配置しても良く、２つ以上の制御装置を各々のエネルギー蓄積装置に連結しても良い。

図１３は、エネルギー蓄積システム７１２の最高温度蓄積装置７１７及び最低温度蓄積装置７１９それぞれの最高温度７２１及び最低温度７２３の例示的なタイミング図を示す。図１３の例示的なタイミング図において図示するように、およそｔ＝１５０の時、後述するように、制御装置７６２から最低温度蓄積装置７１９の加熱装置７５６への信号を表す制御装置のオン／オフ加熱波形７２７によって示すように、制御装置７６２は最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させ続けて、最低温度蓄積装置を加熱する。図１３の例示的実施形態において、ｔ＝１５０の時の最低温度７２３が、例えば１０度等の、メモリ７６３に保存された所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回るので、制御装置７６２は、最低温度７２３を有する最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させるように構成される。制御装置７６２は、最高温度７２１の、例えば摂氏５度等の所定範囲内に最低温度蓄積装置７１９（及び適正基準に合った任意のエネルギー蓄積装置７１５）の温度を上昇させるように構成される。図１３の例示的実施形態において、最低温度７２３が、最高温度７２１の、例えば摂氏５度等の所定範囲内にある時、制御装置７６２は、およそｔ＝３１０まで定期的に最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させる。制御装置７６２は、各々のエネルギー蓄積装置の温度と各時間増分の温度閾値を有する最高温度７２１の間の温度差の手動評価に基づいて、上記の基準に合った各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を手動で上昇させる。図１３において図示するように、制御装置７６２が最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させないと、最低温度７２３の曲線は、代わりに図１３において示した別の最低温度７２５の曲線をとることになり、最高温度７２１と最低温度７２５の間の温度差によって測定されるエネルギー蓄積システムの動作範囲は、最高温度７２１と最低温度７２３の間の温度差の減少した動作範囲よりも著しく大きくなる。図１３の例示的なタイミング図において、最高温度７２１及び最低温度７２３の時間変化率は、送風機速度７２６、各々のエネルギー蓄積装置７１５に対するエネルギー負荷、及び各々のエネルギー蓄積装置７１５の周囲温度に依存する。

上述したように、制御装置７６２がエネルギー蓄積装置の温度を上昇させる時、制御装置７６２は、各々のエネルギー蓄積装置７１５の、例えば加熱回路等の加熱装置７５６を作動させるように構成される。制御装置７６２は、機関車の発電制動モード中に機関車７１４の走行用モータから各々の加熱装置７５６に熱エネルギーを供給する。しかしながら、例示的実施形態において、制御装置７６２は、例えば、機関車の運転モード又は停止モード中に機関車エンジンから供給される熱エネルギーによって、各々のエネルギー蓄積装置７１５の、例えば加熱回路等の加熱装置７５６を作動させるように構成される。

制御装置７６２のメモリ７６３内に、その他のエネルギー蓄積装置と比較して一貫して低い温度の履歴を有する特定のエネルギー蓄積装置７１５の識別が保存される。システム７１０の動作中、制御装置７６２は、低い温度の前歴を有するメモリ７６３に保存されたそれらの予め識別されたエネルギー蓄積装置７１５の温度を、所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回る温度から所定範囲だけ上げられた最高温度７２１を上回る温度まで上昇させるように構成される。従って、制御装置７６２は、低い温度の前歴を有するそれらのエネルギー蓄積装置７１５を、それらの温度が予想を下回ることを予測して、最高温度７２１を超えて加熱することによって過剰修正するように構成される。制御装置７６２は、走行用モータから供給された熱エネルギーを用いて発電制動モード中の低い温度の前歴によって識別されたエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるように構成されるが、機関車エンジンから供給された熱エネルギーを用いて運転モード又は停止モード中にそれらの温度を上昇させることもできる。

制御装置７６２は、所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を最高温度の所定範囲内まで予熱するように構成される。例えば、制御装置７６２は、摂氏１０度の所定閾値だけ下げられた摂氏３３０度の最高温度を下回る摂氏２８０度の温度から、摂氏３２５度、即ち３３０度の最高温度の５度の所定範囲内まで、エネルギー蓄積装置７１５の温度を予熱する。制御装置７６２は、機関車の発電制動モード中及び発電制動モードの終了前に、各々のエネルギー蓄積装置７１５を予熱するように構成される。

上述したように、エネルギー蓄積装置の予熱に加えて、制御装置７６２は更に、所定閾値だけ上げられた最低温度７２３を上回る温度から最低温度の所定範囲内まで、各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を予冷するように構成される。例えば、制御装置７６２は、摂氏１０度の所定閾値だけ上げられた摂氏２７０度の最低温度を上回る温度であるので、エネルギー蓄積装置を摂氏３２０度の温度から予冷し、エネルギー蓄積装置を摂氏２７５度、即ち摂氏２７０度の最低温度の摂氏５度の所定範囲内まで予冷する。制御装置７６２は、エネルギー蓄積装置が加熱される次の機会が迫っているので、次に予測される発電制動モードに直面する前に各々のエネルギー蓄積装置７１５を予冷するように構成される。

各々のエネルギー蓄積装置７１５は充填状態を有しており、制御装置７６２は各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を予熱するように構成される。予熱は、充電状態に基づいている。上記の説明は前歴に基づいており、蓄積装置の充電状態に基づいて熱放散／温度逸脱の伝達関数を得ることも可能である（例えば、高ＳＯＣ（充電状態）装置は熱をより早く伝達する傾向がある一方、低ＳＯＣ装置は異なる温度を補償するように加熱される）。各々のエネルギー蓄積装置の最適動作温度がＳＯＣの関数であることも、別の選択肢である。従って、最高温度蓄積装置と最低温度蓄積装置の間の温度差の代わりに、ＳＯＣの差を調整しても良い。

図１４はシステム７１０の更なる実施形態を示しており、制御装置７６２は、所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を上回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５をエネルギー蓄積システム７１２から切断するように構成される。上記の基準に合った各々のエネルギー蓄積装置７１５を切断すると、制御装置７６２は、所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるように構成される。例示的実施形態において、最高温度が摂氏３００度であり、最低温度が摂氏２７０度であり、所定閾値が摂氏１０度である場合、制御装置７６２は、摂氏２９０度を上回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５を切断するように構成され、更に摂氏２９０度を下回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるように構成される。更なる例示的実施形態において、制御装置は、最高温度蓄積装置７１７を切断して、最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させるように構成される。制御装置７６２は、各々のエネルギー蓄積装置に対する電力需要が低い間に、前述の基準を備えた各々のエネルギー蓄積装置７１５を切断して、前述の基準を備えた各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるように構成される。各々のエネルギー蓄積装置７１５に対する低電力需要は、機関車７１４の発電又は制動推進モード中に生じる。例えば、機関車７１４が４０のエネルギー蓄積装置から４００ＨＰの二次エネルギーを要求する場合、エネルギー蓄積装置毎に１０ＨＰに達することになり、制御装置７６２が最も熱い温度を有する２０のエネルギー蓄積装置を切断する場合、残りの２０のエネルギー蓄積装置が必然的に以前の負荷の２倍、即ち各々２０ＨＰを引き受けることになることによって、それらのそれぞれの温度が上昇する。従って、制御装置７６２は、各々のエネルギー蓄積装置７１５に対する電力需要を増大させることによって、上記の基準に合う各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるように構成される。しかしながら、制御装置７６２は、各々のエネルギー蓄積装置のそれぞれの負荷を増大させる以外の方法を用いて、エネルギー蓄積システムからエネルギー蓄積装置の温度を上げることができる。発電制動モード中、熱エネルギーが走行用モータから供給されて、その後各々のエネルギー蓄積装置７１５の各加熱装置７５６に供給される。代替的には、各々のエネルギー蓄積装置７１５に対する低電力需要は運転モード又は停止モード中に生じ、その場合、各々の各加熱装置７５６に供給された熱エネルギーは機関車エンジンに由来するものである。

図１４の例示的なタイミング図において図示するように、制御装置７６２は、最大エネルギー７２１が所定閾値だけ下げられた最大エネルギーを上回るので、およそｔ＝１００の時にエネルギー蓄積システム７１２から最高温度蓄積装置７１７を切断する。同時に、最低温度７２３が所定閾値（例えば、摂氏１０度）だけ下げられた最高温度７２１を下回るので、制御装置７６２は最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させ始める。最高温度蓄積装置７１７はエネルギー蓄積システム７１２から切断されているが、最高温度７２１は制御装置７６２によって観測され続け、図１４に示される。最低温度蓄積装置７１９内の加熱装置７５６の作動は、およそｔ＝１２０、３００及び３６０の時の波形７２９によって示される。図１４の例示的実施形態において図示するように、制御装置７６２は、最高温度蓄積装置７１７及び最低温度蓄積装置７１９それぞれに関して時間をかけて最高温度７２１と最低温度７２３の間の差を最小化するように構成される。この最小化は、制御装置７６２が最高温度蓄積装置７１７を切断して最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させた後の最高温度７２１及び最低温度７２３の曲線と、制御装置７６２が最大温度蓄積装置７１７及び最低温度蓄積装置７１９それぞれの切断や加熱を行なわなかった場合に生じるであろう最低温度７３３の曲線及び最高温度７３１の曲線を比較した時に表される。図１４において示すように、最大エネルギー７２１と最小エネルギー７２３の間の温度差によって測定されるエネルギー蓄積システム７１２の動作範囲は、制御装置７６２が最高温度蓄積装置７１７を切断して、最低温度蓄積装置７１９の温度を上昇させた後に著しく減少する。図１４は単一の最大エネルギー装置７１７及び最小エネルギー装置７１９のエネルギーを停止及び増加させる制御装置７６２を示しているが、制御装置は、エネルギー蓄積システムの動作温度範囲を狭めるために、複数のエネルギー装置を切断し、複数のエネルギー装置の温度を上昇させることができる。従って、図１４の例示的な図は例示的な値及び範囲を含み、本発明の実施形態は図１４又は本願のその他の例示的な図に示す例示的な値及び範囲に限定されるものではない。

図１５の例示的実施形態において図示するように、制御装置７６２は１つ以上のエネルギー蓄積装置７１５を切断するように構成される。制御装置は並列バス回路７６４に連結されており、各々の並列バス回路は、各々の並列バス回路７６４内に並列配置される各々のエネルギー蓄積装置７１５を選択的に接続するように構成された１つ以上のスイッチ７６６を含む。制御装置７６２は、先に開示したように、各々のスイッチ７６６のオンオフを選択的に切り換えて、各々のエネルギー蓄積装置７１５をそれぞれエネルギー蓄積システム７１２に接続及びエネルギー蓄積システム７１２から切断するように構成される。

図１６は、ハイブリッドディーゼル電気機関車７１４のエネルギー蓄積システム７１２を冷却する方法８００の例示的実施形態を示す。エネルギー蓄積システム７１２は、最高温度７２１を有する最高温度蓄積装置７１７及び最低温度７２３を有する最低温度蓄積装置７１９を含む、複数のエネルギー蓄積装置７１５を含む。方法８００の開始（ブロック８０１）は、空気ダクト７２４を空気入口７１８及び各々のエネルギー蓄積装置７１５に連通可能に連結するステップ（ブロック８０２）による。方法８００は更に、空気ダクト７２４内に送風機７２６を配置して、空気ダクト７２４を通して外気を空気入口７１８に吸い込んで各々のエネルギー蓄積装置７１５を通過させるステップ（ブロック８０４）を含む。この方法は更に、少なくとも所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるステップ（ブロック８０６）を含み、ブロック８０７において終了する。

図１７は、ハイブリッドディーゼル電気機関車７１４のエネルギー蓄積システム７１２を冷却する方法９００の例示的実施形態を示す。エネルギー蓄積システム７１２は、最高温度７２１を有する最高温度蓄積装置７１７及び最低温度７２３を有する最低温度蓄積装置７１９を含む、複数のエネルギー蓄積装置７１５を含む。方法９００の開始（ブロック９０１）は、空気ダクト７２４を空気入口７１８及び各々のエネルギー蓄積装置７１５に連通可能に連結するステップ（ブロック９０２）による。方法９００は続いて、空気ダクト９２４内に少なくとも１つの送風機９２６を配置して、空気ダクト９２４を通して外気を空気入口７１８に吸い込んで各々のエネルギー蓄積装置７１５を通過させるステップ（ブロック９０４）を含む。この方法は更に、所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を上回る温度を有する１つ以上のエネルギー蓄積装置７１５をエネルギー蓄積システム７１２から切断して、所定閾値だけ下げられた最高温度７２１を下回る温度を有する各々のエネルギー蓄積装置７１５の温度を上昇させるステップ（ブロック９０６）を含み、ブロック９０７において終了する。

先の詳述に基づいて、本発明の上述の実施形態は、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア或いはそれらの任意の組み合わせ又は一部を含むコンピュータプログラミング又はエンジニアリング技術を用いて実行することができ、その技術的効果はハイブリッドディーゼル電気自動車の各々のエネルギー蓄積装置を冷却することである。コンピュータ可読コード手段を有する、そのような得られたプログラムを１つ以上のコンピュータ可読媒体内で実施又は提供することによって、本発明の説明した実施形態に従ったコンピュータプログラム製品、即ち製造品を製造することができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、固定（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）等の半導体メモリなど、或いはインターネットやその他の通信ネットワーク又はリンク等の任意の送受信媒体であって良い。コンピュータコードを含む製造品は、１つの媒体から直接コードを実行することによって、１つの媒体から別の媒体へコードをコピーすることによって、又はネットワークを介してコードを送信することによって、製造及び／又は使用することができる。

コンピュータサイエンスの当業者は、上記のように作成したソフトウェアを、マイクロプロセッサ等の適切な汎用又は専用コンピュータハードウェアと組み合わせて、本発明の方法実施形態のコンピュータシステム又はコンピュータサブシステムを容易に構築することができるであろう。本発明の実施形態を製造、使用又は販売する装置は、これらに限定されないが、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、記憶装置、通信リンク及び装置、サーバ、入出力装置、若しくはソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア或いはそれらの任意の組み合わせ又は一部を含む１つ以上の処理装置の任意の従属部品を含む１つ以上の処理装置であって良く、本発明のそれらの説明した実施形態を実現するものである。

本明細書は、実例を使用して最良の形態を含む本発明の実施形態を開示し、当業者が本発明の実施形態を活用できるようにしている。本発明の実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例を含んでも良い。構成要素が特許請求の範囲に記載のものと相違ない場合、又は特許請求の範囲に記載のものとそれほど相違ない同等の構成要素を含む場合、このような他の例は特許請求の範囲内であるものとする。

Claims (34)

1. エネルギー蓄積システムを冷却するシステムであって、前記エネルギー蓄積システムは少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含み、前記システムは、
   前記エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを封入するように構成された少なくとも１つの内部ケーシングと、
   前記少なくとも１つの内部ケーシングを取り囲むように構成された少なくとも１つの外層と、
   前記少なくとも１つの内部ケーシングと前記少なくとも１つの外層の間に配置され、前記外層にある入口を介して冷却流体を受け入れるように構成された内部空間とを含むことを特徴とする、エネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
2. ハイブリッド電気機関車、ハイブリッド電気オフハイウェー車又はハイブリッド電気船舶の１つであるハイブリッド電気自動車用であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
3. 前記外層は絶縁層であり、１つの内部ケーシングは１つの内部コアを封入するように構成されており、１つの外層は前記内部ケーシングを取り囲んでおり、前記内部ケーシング及び外層は、前記内部ケーシングの少なくとも１つの外面に沿って、前記入口を介して前記内部空間に受け入れた前記冷却流体の対流を促進するように構成されることを特徴とする、請求項２に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
4. 前記内部ケーシングは、４つの側面及び２つの端面を含む６つの外面を備えた長方形ケーシングであることを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
5. 前記４つの側面に沿って前記冷却流体の対流を促進するための前記外層にある出口を更に含むことを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
6. 前記出口は前記外層にある前記入口に隣接して配置されることを特徴とする、請求項５に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
7. 前記内部ケーシングは更に前記少なくとも１つの外面に沿った少なくとも１つの内側絶縁層を含み、前記少なくとも１つの内側絶縁層は、前記内部空間内の前記少なくとも１つの外面に沿った前記冷却流体の対流を制御するように構成されることを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
8. 前記少なくとも１つの内側絶縁層は、前記内部空間内の前記内部ケーシングの前記少なくとも１つのそれぞれの外面に沿った冷却流体のそれぞれの対流を安定させるように構成されることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
9. 前記内側絶縁層は、底部外面に沿った前記冷却流体の対流を減少させるために前記内部ケーシングの前記底部外面に沿って配置されており、前記底部外面に沿った前記内側絶縁層のない前記冷却流体の前記対流は、前記内部ケーシングの頂部外面に沿った前記冷却流体の対流よりも大きいことを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
10. 前記少なくとも１つの内側絶縁層は、前記内部空間内の前記内部ケーシングの前記少なくとも１つのそれぞれの外面に沿った冷却流体のそれぞれの対流を安定させるために、前記外面の間で様々な厚さ及び前記複数の外面の１つに沿って様々な厚さを有する複数の外面に沿って配置されることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
11. 前記内部空間内の冷却流体の流れを制御するために選択的に開閉するように構成された前記外層にある制御可能出口と、
    メモリに保存された最高及び最低温度閾値を有する前記制御可能出口に連結され、前記内部コアの温度を監視するように構成された制御装置とを更に含むことを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
12. 前記制御装置は、前記内部コアの温度が前記最低温度閾値を下回ると判断すると、前記内部空間内の冷却流体の流れを停止するために前記出口を閉鎖するように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
13. 前記外側絶縁層は、熱平衡を達成するために前記冷却流体と前記エネルギー蓄積装置の前記内部コアの温度を安定させるように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
14. 前記制御装置は、前記内部コアの前記温度が前記最高温度閾値を上回ると判断すると、前記制御可能出口を開放し、前記内部空間内の冷却流体の流れを開始するように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
15. 前記内部ケーシングの前記少なくとも１つの外面は、前記入口を介して受け入れた前記冷却流体の対流と接触するように構成されることを特徴とする、請求項１４に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
16. 前記エネルギー蓄積装置の前記内部コアは、前記エネルギー蓄積装置から少なくとも１つの内部冷却ダクトと入口及び出口の少なくとも１つが除かれたエネルギー蓄積装置であることを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
17. エネルギー蓄積システムを冷却するシステムであって、前記エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含み、前記システムは、
    前記エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを封入するように構成された少なくとも１つの内部ケーシングと、
    前記内部ケーシングの各外面に熱的に係合するように構成された少なくとも１つの伝熱面と、
    前記少なくとも１つの内部ケーシングを取り囲むように構成された少なくとも１つの外層と、
    冷却流体ダクト内に冷却流体を受け入れるように構成された前記外層内の入口とを含み、前記冷却流体ダクトは、前記少なくとも１つの伝熱面に隣接し、前記入口より上に配置された各出口を介した前記冷却流体の対流を促進するように構成されることを特徴とする、エネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
18. ハイブリッド電気機関車、ハイブリッド電気オフハイウェー車又はハイブリッド電気船舶の１つであるハイブリッド電気自動車用であることを特徴とする、請求項１７に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
19. １つの内部ケーシングは１つの内部コアを封入するように構成されており、１つの伝熱面は前記内部ケーシングの各外面と熱的に係合するように構成されており、前記外層は外側絶縁層であることを特徴とする、請求項１８に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
20. 前記空気ダクト内の冷却流体の流れを制御するために選択的に開閉するように構成された前記外層にある制御可能入口と、
    メモリに保存された最低及び最高温度閾値を有する前記制御可能入口に連結され、前記内部コアの温度を監視するように構成される制御装置とを更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
21. 前記制御可能入口より上に配置され、前記制御可能入口と共に選択的に開閉するように構成された前記外層にある制御可能出口を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
22. 前記制御装置は、前記内部コアの温度が前記最低温度閾値を下回ると判断すると、前記入口を閉鎖し、前記空気ダクト内の冷却流体の流れを停止するように構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
23. 前記外側絶縁層は、熱平衡を達成するために前記冷却流体と前記エネルギー蓄積装置の前記内部コアの温度を安定させるように構成されることを特徴とする、請求項２２に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
24. 前記制御装置は、前記内部コアの温度が前記最高温度閾値を上回ると判断すると、前記入口を開放し、前記空気ダクト内の冷却流体の流れを開始するように構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
25. 前記内部ケーシングの１つの外面は伝熱面と熱的に係合して、前記外面に隣接する前記伝熱面での前記冷却流体の対流を促進するように構成されることを特徴とする、請求項２４に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
26. 前記内部ケーシングの底面は前記伝熱面と熱的に係合するように構成されており、前記空気ダクトは前記伝熱面に隣接する前記冷却流体の対流を促進するように構成されることを特徴とする、請求項２５に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
27. 前記機関車の外部の前記入口に隣接して配置され、前記機関車の移動中に外気を前記入口に案内するように構成された少なくとも１つのスクープ装置を更に含むことを特徴とする、請求項２１に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
28. 前記伝熱面は各外面に隣接する前記内部ケーシング内に配置され、前記内部コア内から前記伝熱面へ熱エネルギーを抽出するように構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
29. 前記伝熱面は、導電性材料及び吸熱材料の１つであることを特徴とする、請求項２８に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
30. 前記内部コアの内部温度を安定させるために前記内部コア内で循環するように構成された内部冷却媒体を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
31. 前記内部コアは、それらの間に前記内部コア内で各内部温度の不均衡をもたらす少なくとも１つの空隙を含む複数のセルを含み、前記内部冷却媒体は、前記空隙の発生を低減し、前記内部温度を安定させるために前記空隙間に熱エネルギーを案内するように構成されることを特徴とする、請求項３０に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
32. 前記少なくとも１つの外層は、前記内部ケーシングの少なくとも１つの外面に隣接する前記空気ダクトの少なくとも一部分を取り囲む第１絶縁層及び第２絶縁層を含むことを特徴とする、請求項１８に記載のエネルギー蓄積システムを冷却するシステム。
33. ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法であって、前記エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含み、前記方法は、
    前記エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを少なくとも１つの内部ケーシングによって封入するステップと、
    前記少なくとも１つの内部ケーシングを少なくとも１つの外層によって取り囲むステップと、
    前記外層にある入口を介して、前記少なくとも１つの内部ケーシングと前記少なくとも１つの外層の間に配置された内部空間に冷却流体を受け入れるステップとを含むことを特徴とする、エネルギー蓄積システムを冷却する方法。
34. ハイブリッド電気自動車のエネルギー蓄積システムを冷却する方法であって、前記エネルギー蓄積システムは、少なくとも１つのエネルギー蓄積装置を含み、前記方法は、
    前記エネルギー蓄積システムの少なくとも１つのそれぞれのエネルギー蓄積装置の少なくとも１つの内部コアを少なくとも１つの内部ケーシングによって封入するステップと、
    前記内部ケーシングの各外面を少なくとも１つの伝熱面と熱的に係合させるステップと、
    前記少なくとも１つの内部ケーシングを少なくとも１つの外層によって取り囲むステップと、
    前記外層にある入口を介して、少なくとも１つのそれぞれの空気ダクト内に冷却流体を受け入れるステップと、
    前記少なくとも１つの伝熱面に隣接し、前記入口より上に配置された出口を介した前記冷却流体の対流を促進するステップとを含むことを特徴とする、エネルギー蓄積システムを冷却する方法。

Images