JP2021191231A - 電気供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】多くの電池を利用する電気供給システムにおいて、補助システムに電力供給する電池のエネルギーを使い果たしても、補助システムの電力低下を発生させない電気供給システムを提供する。【解決手段】２以上の電気エネルギー貯蔵デバイスと、各々のエネルギー貯蔵デバイスを複数のロードの対応するロードに導電的に連結する２以上のバスを含み、第１の電力供給アセンブリの第１のエネルギー貯蔵デバイスに対して、第１のエネルギー貯蔵デバイスを車両システムオンボードの第１のバスへ、電流を供給するように指示し、さらに、第１のエネルギー貯蔵デバイスから第２の電力供給アセンブリの第２のバスへ電流を導通させ、第２のエネルギー貯蔵デバイス、または第２のロードを再充電する。【選択図】図４

Description

関連出願への相互参照
本出願は、２０２０年６月４日に出願された米国出願６３／０３４，７０３の優先権を主張し、その全体は参照によって本明細書に組み込まれる。

本明細書に記載される開示される主題は、電気供給システム、例えば、車両システムのための電気供給システムに関係する。

技術分野に関する議論
いくつかの車両システムは、必要な推進力のいくらかまたは全てを供給するために、多数のバッテリーアセンブリを含む電気供給システムを含む。電気供給システムは、車両システムの補助システムに電気エネルギーを供給してもよい。

多くの電池を利用する電気供給システムは、車両システムがアイドリング状態である間に、車両システムの補助システムに電力供給するために使用することができる。このことは、補助システムに電力供給する電池のエネルギー貯蔵を使い果たし、そのために、他の電池には十分な貯蔵エネルギーが存在していたとしても、補助システムの電力低下を余儀なくさせるかもしれない。現在利用可能なものとは異なるシステムおよび方法を有していることが望ましいかもしれない。

一実施形態では、車両システムのための電気供給システムは、車両システムの１以上の車両にオンボードで、電気エネルギーを貯蔵することができる２以上のエネルギー貯蔵デバイスと、２以上のバスであって、該２以上のバスの各々は、２以上のエネルギー貯蓄デバイスの１つのエネルギー貯蓄デバイスを、車両システムの複数のロードの対応するロードに導電的に連結する、２以上のバスと、を含んでもよい。電気供給システムは、１以上のエネルギー貯蔵デバイスから、１以上の他のバスへの電流の導通を制御して、他のエネルギー貯蔵デバイス、または１以上の他のバスの他のロードにエネルギーを伝える、ように構成されたコントローラを、さらに含んでもよい。

一実施形態では、車両システム電気供給システムは、車両システムの１以上の車両に提供される、複数の電力供給アセンブリを含んでもよい。電力供給アセンブリの各々は、再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを含むバッテリーアセンブリと、バッテリーアセンブリに連結された２以上のコンバーターと、車両システムの１以上の車両の１以上のロードであって、各々のロードが少なくとも１つのコンバーターに連結されている、１以上のロードと、バッテリーアセンブリと２以上のコンバーターとに導電的に連結されている、バスであって、ここで、各電力供給アセンブリのコンバーターの少なくとも１つは、１つの他の電力供給アセンブリの少なくとも１つのバスに連結されている、バスと、を含んでもよい。車両システム電気供給システムは、複数の電力供給アセンブリの各々に連結され、そして、１つの電力供給アセンブリの少なくとも１つの再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから、ａ）他の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを充電するために、少なくとも１つの他の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスへ、または、ｂ）１以上の電力供給アセンブリの１以上のロードへの、電流の導通を制御する、コントローラを、さらに含んでもよい。

一実施形態では、方法は、車両システムオンボードで提供される複数の電力供給アセンブリの第１の電力供給アセンブリの第１のエネルギー貯蔵デバイスに対して、第１のエネルギー貯蔵デバイスを車両システムオンボードの１以上の第１のロードに導電的に連結する、第１のバスに電流を供給するように指示する工程を、含むことができる。方法は、第１のエネルギー貯蔵デバイスから複数の電力供給アセンブリの１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のバスへ、電流を導通させる工程であって、それによって、１以上の第２のエネルギー貯蔵デバイスを充電するか、または、１以上の第２のバスに導電的に連結された、１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のロードに電力供給し、第２のロードは、車両システムオンボードである、工程、をさらに含んでもよい。

ここで、添付図面が簡単に参照され得る。
一実施形態に係る車両システムの概略図である。 一実施形態に係る推進システムの回路図である。 一実施形態に係る車両システムの概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの概略図である。 一実施形態に係るコントローラの概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。 一実施形態に係る電気供給システムの動作の概略図である。

本明細書に記載される主題の実施形態は、ロード、例えば車両システムのロードに電力供給し得る、電力供給アセンブリを含む電気供給システムに関係する。電力供給アセンブリは、ロードに電力供給するように制御され得る、エネルギー貯蔵デバイス、例えば再充電可能バッテリーアセンブリを含む。ロードは車両システムのトラクションモータであってもよいが、車両システムの推進以外の作業を実行するために電力供給される補助モータでもあり得、あるいは他のデバイスであってもよい。個別のバスは、電力供給アセンブリのバッテリーアセンブリを電力供給アセンブリ内の１以上のモータへ、導電的に連結する。各バッテリーアセンブリは、他のバッテリーアセンブリとは異なる、モータ、またはモータのセットに、個別に電力供給してもよい。例えば、第１のバッテリーアセンブリは、１以上の第１のバッテリーアセンブリと、導電的に連結しかつ、１以上の第１のバッテリーアセンブリから第１のモータまたは第１のモータのセットへ電流を導通させる第１のバスとを含んでもよい。同じ車両の第２のバッテリーアセンブリは、１以上の第２のバッテリーアセンブリと、導電的に連結しかつ、１以上の第２のバッテリーアセンブリから第２のモータまたは第２のモータのセットへ電流を導通させる第２のバスとを含んでもよい。システムはさらに、いくつかのより多数のバッテリーアセンブリを含んでもよい。

第２の電力供給アセンブリが第２の電力供給アセンブリに連結されたロードに電力供給するのに十分な貯蔵エネルギーを有していない時、あるいはエネルギー貯蔵コンポーネントまたはシステムに故障がある場合、コントローラは、第１の電力供給アセンブリから第２の電力供給アセンブリへ、電流の導通を制御することができる。車両システムが、ある期間の間アイドリング状態である場合でも、なお、ＨＶＡＣシステムなどの補助ロードや制御システムに電力供給する必要があるかもしれない。車両システムがアイドリング状態である間に、補助ロードに電力供給するエネルギー貯蔵デバイスが使い果たされる場合には、たとえ補助ロードへの電力を維持する必要があっても、補助ロードの電力を低下させることが必要になるかもしれない。電気供給システムは、例えば、アイドル状態であり得るトラクションモータに接続され得るエネルギー貯蔵デバイスから、利用可能な貯蔵エネルギーを有する電力供給アセンブリのエネルギー貯蔵デバイスからの補助ロードに、電力を提供する。

電気供給システムは、エネルギーを、第１の電力供給アセンブリ、または第１の電力供給アセンブリの群の１以上のエネルギー貯蔵デバイスから、第２の電力供給アセンブリ、または第２の電力供給アセンブリの群に伝えることを可能にして、第２の電力供給アセンブリ（複数可）のバッテリーアセンブリ（複数可）を充電する、および／または、第２の電力供給アセンブリ（複数可）の補助ロード（複数可）に電力を提供する。電力は、バッテリーアセンブリとロードとの間、例えば、バッテリーアセンブリとトラクションモータとの間、および／またはバッテリーアセンブリと補助ロードとの間で連結される、コンバーターを通じて伝えられてもよい。

図１は、一実施形態に係るトラクション制御システム（１０２）を有する車両システム（１００）の概略図である。図２に示される車両に電力供給する方法（２００）は、トラクション制御システム（１０２）の１以上の実施形態によって実行されてもよい。車両システムは車両群を表わす。示される実施形態の車両群は、車両がルート（１０４）を移動する際に、カプラ―によって機械的に一緒に連結される、複数の、推進力発電型車両（ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ）（１０６）（例えば、車両（１０６Ａ−Ｃ））と推進力非発電型車両（ｎｏｎ−ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｖｅｈｉｃｌｅ）（１０８）（例えば、車両（１０８Ａ−Ｂ））とを含む。本明細書の記載は、電力供給される車両としての機関車と、電力供給されていない車両としての鉄道車とを有する鉄道車両群（および、車両群は列車である）である車両システムを記載するが、あるいは、本明細書に記載される１以上の実施形態は、車両群および／または車両の、他のタイプに適用されてもよい。これらの他の車両群は、１以上のオフハイウェー車両（ｏｆｆ−ｈｉｇｈｗａｙ ｖｅｈｉｃｌｅ）（例えば採鉱用車両、または公道の移動用に設計されていない、あるいは法律上許可されていない他の車両）、船舶、自動車、トラック、航空機などを含んでもよい。さらに、車両システムは、複数の車両の代わりに単一の車両から形成されていてもよい。随意に、いくつかの車両から形成された車両システムでは、車両は、互いから離れてはいるが、車両が互いに意思疎通を行って、互いに動きを調整する（そして、個別の車両が、より大きな車両システム、または車両集団（ｃｏｎｖｏｙ）として、ルート上を一緒に動く）という点で、実質的にまたは理論上、互いに連結されていてもよい。

車両は、車両の車軸（１１４）および／または車輪（１１６）と操作可能に連結されたトラクションモータ（以下に示され記載される）を有する、推進システム（１１２）を含む。トラクションモータは、１以上のギア、ギアセット、または他の機械的デバイスを介して車軸および／または車輪に接続されてもよく、それによって、トラクションモータによって生成される回転運動を車軸および／または車輪の回転に変換して、車両と、従って車両システムを推進してもよい。異なるトラクションモータは、異なる車軸および／または車輪に動作可能に接続されてもよく、それによって、解除されている（オフである）可能性のあるトラクションモータは対応する車軸および／または車輪を回転させず、起動状態を維持している（オンである）トラクションモータが対応する車軸および／または車輪を回転させることになる。

図２は、推進システム（２００）とトラクション制御システム（２０２）の回路図を示す。一実施例では、推進システムは、ディーゼルエンジンを利用してもよい。推進システムは、１以上の伝達部材（２０８）（例えば、シャフトおよび／またはギアなど）によって、オルタネータまたはジェネレータ（２０６）（図２の「オルタネータ」）に動作可能に接続され得る、１以上のエンジン（２０４）を含んでもよい。エンジンは、シャフトまたは他の伝達部材を回転させて、オルタネータまたはジェネレータに電流を発生させる。この電流は、整流器（２１０）に供給されてもよく、整流器（２１０）はその後、いくつかのインバーター（２１２）（図２では「インバーター１」、「インバーター２」、「インバーター３」、「インバーター４」、「インバーター５」、および「インバーター６」）に電流を供給する。インバーター（２１２）は、示される実施形態で、異なるトラクションモータ（２１４）（図２の「ＴＭ１」、「ＴＭ２」、「ＴＭ３」、「ＴＭ４」、「ＴＭ５」、および「ＴＭ６」）と接続されてもよい。インバーターはまた、制御システムに動作可能に接続されてもよい。制御システムは、制御することができる、どのトラクションモータが起動または解除され得るか、それらが受け取る電力のレベル、それらが生成し得るトルク、電流の位相幅調整、トラクションモータの熱出力、トラクションモータに印加される全電圧、およびトラクションモータに供給される電流の位相およびサイクル速度までをも制御することができる。さらに、制御システムは、インバーターに伝達され得る制御シグナルを介して、トラクションモータの動作状態の他の態様を制御してもよい。例えば、制御システムは、異なる制御シグナルを異なるインバーターに、１以上の有線または無線接続を介して伝えることができ、それによって、（ａ）インバーターのどれが、対応するトラクションモータを起動させるか、（ｂ）インバーターのどれが、対応するトラクションモータを解除するか、（ｃ）インバーターから対応するトラクションモータに供給される電流（例えば、トラクションモータからの出力を制御すること）など、を個々に制御する。本明細書ではトラクションモータという用語が使用されているが、それは、例えば船舶のシャフトまたは航空機のローターにトルクを提供するモータなどの、他のモータを含むことに注意されたい。

１以上のトラクションモータブロア（２１６）（図２の「ＴＭＢ１」と「ＴＭＢ２」）は、トラクションモータを冷やすために、トラクションモータの方へ空気を動かすファンを表わす。１つのトラクションモータブロアは、一実施形態のいくつかのトラクションモータを冷やしてもよい。トラクションモータブロアが動作する速度は、制御システムからトラクションモータブロアへ伝えられる制御シグナルを介して制御されてもよい。いくつかの温度センサ（２１８）は、トラクションモータの動作温度を感知、または測定し、トラクションモータの動作温度を表すデータを生成する。このデータは、制御システムに伝達することができる。上に記載されるように、制御システムは、トラクションモータの動作温度に基づいて、どのトラクションモータをオンまたはオフにするかの選択の、少なくとも部分的なベースとなることができる。

上に記載されたように、制御システムは、１以上のトラクションモータを解除、および／またはトラクションモータの動作状態を変更することができ、それよって、起動されたトラクションモータの複合電力出力は、車両システムによって需要されるけん引用ロードを充足する、または超過する。そうすることで、より多くのトラクションモータを起動して車両システムを推進する事と比較して、推進システムの効率を上げることができる。

ディーゼル機関を動力とする機関車を、バッテリーのみを動力とする機関車（または別の車両）に後付けする際、この推進システムのディーゼルエンジン、オルタネータまたはジェネレータ、シャフト、および整流器は、エネルギー貯蔵デバイスと置き換えられてもよい。新しい車両は、エネルギー貯蔵デバイスからの電力のみで（つまりエンジン無しで）、またはエネルギー貯蔵デバイスからの電力とエンジン出力との組み合わせで、動作するように設計されてもよい。適切なエネルギー貯蔵デバイスは、例えば、バッテリー、バッテリーのセット、燃料電池、キャパシタなどを含む。便宜上、エネルギー貯蔵デバイスは、バッテリーシステムおよび／またはバッテリーのセットと呼ばれてもよい。

図３は、セットオフバッテリー（ｓｅｔ ｏｆｆ ｂａｔｔｅｒｙ）を、各々が個々の電力供給アセンブリ（３０４）に電力供給する、別個のバッテリーアセンブリ（３０２）に分離する、車両電気供給システム（３００）、またはエネルギーシステムの概略図を示す。図３に示されるように、各電力供給アセンブリは、他の電力供給アセンブリから、物理的かつ電気的に離れていてもよい。代わりに、各電力供給アセンブリは、コントローラ（３０６）に動作可能に連結されてもよい。コントローラは、電力供給アセンブリの各々を制御してもよく、その結果、異なる電力供給アセンブリが、車両の動作中に必要に応じて異なる入力および／または出力を有して、車両性能を最適化することになってもよい。このようにして、バッテリーアセンブリは、個々の電力供給アセンブリのために必要とされ得る通りに変更されてもよい。

適切なバッテリーアセンブリは、バッテリーの多くのストリング（ｓｔｒｉｎｇ）を含んでもよい。各電力供給アセンブリは、少なくともバッテリーアセンブリ、インバーター（３０８）、トラクションモータ（３１０）、および車輪セット（３１２）を含む。随意に、電力供給アセンブリは、図４により詳細に記載されるような、１を上回るトラクションモータ、補助モータなどを含んでもよい。電力供給アセンブリを互いから分離することによって、１つのバッテリーアセンブリ、インバーター、トラクションモータ、車輪セットなどで性能低下、または障害が生じる時にも、コントローラが、他の電力供給アセンブリに電力供給して、完全な停止や障害を生じさせることなく、車両の動作を継続することができるかもしれない。同様に、個々の電力供給アセンブリは各々、個々の電力供給アセンブリ内の電力消費に応じて、メンテナンス、充電、修繕などが施されてもよい。したがって、コントローラは、１つの電力供給アセンブリのバッテリーアセンブリが低状態になるか、または充電あるいは電力が低下している時を決定し、そのため、機関車に最大電力が必要とされ得るまで、その電力供給アセンブリを動作させない。あるいは、コントローラは、電力供給アセンブリは次の停止で充電されると決定し、そのため、その電力供給アセンブリの使用を優先し、充電前にその電力供給アセンブリの最大限の電力を利用してもよい。あるいは、コントローラは、電力供給アセンブリを、車両の補助システム、または他の電気システムに電力供給する補助モータを含み得る、別の機能よりも優先してもよい。一実施例では、車両は機関車であってもよく、そして、補助モータは機関車の暖房および空調を動作させる。別の例では、車両は路上走行用乗用車であり、そして、補助システムは通信およびナビゲーションシステムである。いずれの例でも、コントローラは、電力供給アセンブリ内に電力を維持して、非推進状態にあったとしても、補助機能を確実に利用可能なまま維持する。

図４−１４を参照する次の記載は、説明的目的のための図面への言及を含む。開示される実施形態の全ての特徴が、全ての図で示されるわけではない。図面で描写されるような実施形態のある態様を記載するのに必要無い特徴は、記載される図面から省略されるかもしれないが、任意の１つの図面で議論される態様および特徴は、他の図面（複数可）の態様および特徴に適用可能である可能性がある。

図４を参照すると、本明細書に記載される、例えば車両システムのための電気供給システム（４００）は、複数の電力供給アセンブリ（４０１−１）、（４０１−２）、（４０１−３）を含んでもよい。図４に示されるように、電気供給アセンブリは、３つの電力供給アセンブリを含むが、電気供給システムは、２以上の任意の複数の電力供給アセンブリを含んでもよい。各電力供給アセンブリのコンポーネントは、図面で−１、−２、−３、−ｎで指定され、ある電力供給アセンブリのコンポーネントと、別の電力供給アセンブリのコンポーネントとを区別する。図４の以下の記載は、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）を指すが、その記載は他の電力供給アセンブリ（４０１−２）、（４０１−３）に適用可能である。電力供給アセンブリは、車両システムの１つの車両に全てが提供されてもよく、または、電力供給アセンブリは、車両システムの異なる車両に提供されてもよい。

図４をさらに参照すると、電力供給アセンブリ（４０１−１）は、エネルギー貯蔵アセンブリ（４０２−１）を含み、エネルギー貯蔵アセンブリ（４０２−１）は１以上のバッテリーを含む。各電力供給アセンブリはまた、複数のコンバーター（４０４Ａ−１）、（４０４Ｂ−１）、（４０４Ｃ−１）、複数のモータの１つであり得るトラクションモータ（４０６−１）、１以上のモータを含み得る１以上の補助デバイス（４０８−１）、（４０８−ｎ）、およびＤＣバス（４１２−１）を含んでもよい。

接続デバイス（４１６−１）は、ＤＣバス（４１２−１）、第１のコンバーター（４０４Ａ−１）、トラクションモータ（４０６−１）、および沿道の電源（ｗａｙｓｉｄｅ ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれる電力供給源の間で電気的に連結されてもよい。電力供給源（４１８）は、３相のＡＣ電源であってもよい。他の実施形態では、電力供給源は、単相のＡＣ電源またはＤＣ電源であってもよい。一実施例では、接続デバイス（４１６−１）は、切り替えスイッチであってもよい。あるいは、またはさらに、電力供給源は、ＤＣバス（４１２−１）に、１以上の他のコンバーター（４０４Ｂ−１）、（４０４Ｃ−１）を通じて提供されるか、または連結されてもよい。この例では、電力供給源は、コンバーター（４０４Ａ−１）と、車両オフボードの電力供給源へ連結するように構成され得る接続デバイス（４１６−１）とによって、ＤＣバス（４１２−１）と連結されてもよい。あるいは、またはさらに、電力供給源は、ＤＣバス（４１２−１）に、補助コンバーターと呼ばれる１以上の他のコンバーター（４０４Ｂ−１）、（４０４Ｃ−１）を通じて接続されてもよい。電力供給源がコンバーターを通じてＤＣバス（４１２−１）に接続される場合、電力供給源は、任意のＤＣまたはＡＣ電源であってもよい。電力供給源がＤＣバス（４１２−１）に直接接続される場合、電力供給源はＤＣ電源である必要があるかもしれない。

接続デバイス（４１６−１）は、電力供給源と、トラクションモータコンバーターと呼ばれる第１のコンバーター（４０４Ａ−１）との間で連結されてもよい。接続デバイス（４１６−１）は、バッテリーアセンブリ（４０２−１）を対応するトラクションモータ（４０６−１）と導電的に連結する車両オンボード状態と、対応するトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）を電力供給源（４１８）と導電的に連結する車両オフボード状態との間で、状態を変化させてもよい。このようにして、電力供給源（４１８）は、バッテリーアセンブリ（４０２−１）を充電するために使用されてもよい。接続デバイス（４１６−１）はさらに、トラクションモータ（４０６−１）を切断し、その一方で、電力供給源が、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のバッテリーアセンブリ（４０２−１）を充電するために、トラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）に連結されてもよく、その結果、再充電中の車両の偶初的な動きを防止してもよい。

ブレーキ中、バッテリーアセンブリ（４０２−１）は、トラクションモータ（４０６−１）によって提供されるエネルギーを全て吸収し得ない条件下にあるかもしない。これは、例えばフル充電か、またはフル充電に近バッテリーアセンブリ（４０２−１）の充電の状態、バッテリーの性能問題、バッテリーの使用年数、バッテリー容量を超えるブレーキ要求などが原因であり得る。これらの条件下で、ダイナミックブレーキグリッドアセンブリ（ｄｙｎａｍｉｃ ｂｒａｋｅ ｇｒｉｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ）（４２４−１）が存在する場合、それは、スイッチ（４２６−１）を介してＤＣバス（４１２−１）に電気的に連結することが可能である。したがって、トラクションモータ（４０６−１）によって提供されるエネルギーがバッテリーアセンブリ（４０２−１）によって貯蔵することができるものを上回り得る時、残りは熱としてダイナミックブレーキグリッドアセンブリ（４２４−１）で放散されてもよい。

第１のコンバーター（４０４Ａ−１）は、ＤＣバス（４１２−１）とトラクションモータ（４０６−１）に連結され得るが、ＤＣバス（４１２−１）は、バッテリーアセンブリ（４０２−１）を、第２のコンバーター（４０４Ｂ−１）と第３のコンバーター（４０４Ｃ−１）とに連結するために利用されてもよい。一例では、第２のコンバーター（４０４Ｂ−１）は、１以上の補助ロード（４０８−１）（４０８−ｎ）を有する１以上の補助デバイスに接続される、補助バス（４０５）に接続される。補助デバイス（４０８−１）、（４０８−ｎ）は、電力供給アセンブリ（４０１−１）に必要とされる、ブロワー、ポンプ、ファンなどであってもよい。補助バス（４０５）は、全ての電力供給アセンブリ（４０１−ｎ）に共通である。車両の動作に役立ち得る、ライト、ブレーキシステムのためのエアコンプレッサ、ホテルロード、ＨＶＡＣシステム、制御システムなどの補助ロード（４１０−１）、（４１０−ｎ）（図７）は、補助バスに接続することができる。そのような補助デバイスは、しばしば、電力供給アセンブリ（４０１−１）のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電力が低下し得る時でもなお、動作する必要があるかもしれない。そのような状況では、補助コンバーター（４０４Ｂ−１）は、一例において１以上の他の電力供給アセンブリから通電され得る補助バスに、永久にまたは選択的に電力供給してもよい。

別の例では、第３のコンバーター（４０４Ｃ−１）は、別の車両上に提供されるバス（４１３−ｎ）に電力供給するために使用されてもよく、または、電力伝達が、オフボードで、電力供給アセンブリ（４０１−１）からＤＣバス（４１２−１）へと生じなければならない時に、使用されてもよい。一実施例では、バッテリーアセンブリ（４０２−１）は、車両がカテナリー式架線、第三軌条、別の機関車、補助電力ユニット（ＡＰＵ）などの別の電力源などによって移動し得る間に、充電されてもよい。各例では、第１のコンバーター（４０４Ａ−１）はトラクションモータ（４０６−１）を駆動するために使用されてもよく、他方、補助コンバーター（４０４Ｃ−１）はバッテリーアセンブリ（４０２−１）を充電するために使用されてもよい。

図５は、電気供給システムのためのコントローラ（４１４）の概略図を示す。一実施例では、コントローラは、図４の電気供給システムのためのものであってもよい。コントローラは、１以上のプロセッサ（５０２）、メモリ（５０４）、１以上のセンサ（５０６）、および複数のバスとの通信のためのトランシーバ（５０８）を含んでもよい。一実施例では、複数のバスは、図４の複数のバス（４１２−１）、（４１２−２）、（４１２−３）であってもよい。図６を参照すると、コントローラは、電気供給システムのバッテリーアセンブリ、トラクションモータ、および／または補助デバイス（４０８）に、電気的に連結されてもよい。

コントローラは、１以上のメモリに保存される指示のセットを実行し、データを処理することができる。例えば、コントローラは、１以上のメモリを含んでもよく、またはそれに連結されてもよい。メモリは、要望あるいは必要に応じて、データまたは他の情報を保存してもよい。メモリは、情報源、または処理マシン内の物理的なメモリ要素の形態であってもよい。

指示のセットは、処理マシンとしてのコントローラに、本明細書に記載される主題の様々な実施形態の方法および処理などの、特定の動作を実行するように指示する、様々な命令を含んでもよい。指示のセットは、ソフトウェアプログラムの形態であってもよい。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、様々な形態であってもよい。さらに、ソフトウェアは、個別のプログラムのコレクション、より大きなプログラム内のサブセット、またはプログラムの一部の形態であってもよい。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態であるモジュラープログラミングを含んでもよい。処理マシンによる入力データの処理は、ユーザー命令に応じたもの、または前の処理の結果に応じたもの、または別の処理マシンによってなされたリクエストに応じたものであってもよい。

１以上のプロセッサまたはコントローラは、回路、回路類、またはその一部を表してもよく、そして、本明細書に記載される動作を実行する、関連する指示（例えば、コンピュータハードドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの、有形かつ非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に保存されるソフトウェア）を伴うハードウェアとして実装されてもよい。ハードウェアは、本明細書に記載される機能を実行するように配線された、状態マシン回路を含んでもよい。随意に、ハードウェアは、マイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラなどの、１以上の論理型デバイスを含む、および／またはそれに接続される、電子回路を含んでもよい。随意に、コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサ（複数可）などの１以上などの、処理回路類を表わしてもよい。様々な実施形態の回路は、本明細書に記載される機能を実行するために、１以上のアルゴリズムを実行してもよい。１以上のアルゴリズムは、フローチャートまたは方法で明示的に特定されているか否かにかかわらず、本明細書に開示される態様を含み得る。

本明細書に使用される場合、「ソフトウェア」、「ファームウェア」という用語は交換可能であり、そして、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性のＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、コンピュータによる実行のために、ローカル記憶装置媒体（例えば、１以上のメモリ）に保存される任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは、単に例示的なものであり、そのため、コンピュータプログラムの保存のために使用可能なメモリのタイプについて限定するものではない。

適切なセンサは、スピードセンサ、圧力センサ、ポジションセンサ、温度センサ、電圧センサ、電流センサなどであってもよい。さらに、トランシーバは、コントローラへおよびコントローラから、シグナルを送受信する、個別のレシーバとトランスポンダであってもよい。

図６を参照すると、コントローラは、電気供給システムの電力供給アセンブリ（４０１）に電気的に連結されて、バッテリーアセンブリ（４０２）から車両システムのトラクションモータ（４０６）へ、電流の導通を制御する。具体的には、コントローラは、車両の推進、ブレーキ、状態保持（ｈｏｌｄ）の要求を充足するために、必要に応じて電流を導通させるよう、バッテリーアセンブリに命令してもよい。明瞭さのために、１つの電力供給アセンブリのみが、図６に示される。コントローラは、電気供給システムの全ての電力供給アセンブリに接続され、そしてそれを制御する。図６にも示されるように、コントローラは、バッテリーアセンブリ、ダイナミックブレーキグリッドアセンブリ（４２４）のスイッチ（４２６）（もし存在するなら）、コンバーター（４０４Ａ）、（４０４Ｂ）、（４０４Ｃ）、補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）、および電力供給源（４１８）を制御することができる。

図７を参照すると、電気供給システムは、電力供給アセンブリ（４０１−１）、（４０１−ｎ）のバッテリーアセンブリ（４０２−１）（４０２−ｎ）から 補助コンバーター（４０４Ｂ−１）（４０４Ｂ−ｎ）を通じて、電流を提供することによって、補助ロード（４１０−１）、（４１０−ｎ）に電力を供給するために、動作する。２つの電力供給アセンブリが明瞭さのために示されるが、２を上回る電力供給アセンブリが、補助ロード（４１０−１）、（４１０−ｎ）に電力を提供することもできる。ＡＣ電圧は、変圧器（４７５）、（４７６）によって段階的に上げ下げされ、そして、望ましくない周波数は、フィルタの静電容量（４７７）によってフィルタリング除去されてもよい。能動部品と受動部品を使用する追加的なフィルタコンポーネントおよび／またはネットワークが、使用されてもよい。各電力供給アセンブリ（４０１−１）、（４０１−ｎ）からの電流（４８０−１）、（４８０−ｎ）は、補助バス（４０５）に提供されて、補助ロード（４０８−１）（４０８−ｎ）に電力供給する。補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）は、異なる量の電流（４８１−１）、（４８１−ｎ）を必要とするかもしれない。コントローラは、米国ＰＧＰＵＢ２０２０／０２５４９００Ａ１に記載されるように、バッテリーアセンブリ（４０２−１）、（４０２−ｎ）の動作を制御して、必要な電流（４８１−１）、（４８１−ｎ）を個々の補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）へ提供してもよい。

図８を参照すると、バッテリーアセンブリ（４０２−１）と（４０２−２）は、電力供給源（４１８）によって充電されてもよい。明瞭さのために、第１の電力供給アセンブリと第２の電力供給アセンブリ（４０８−１）と（４０８−２）のみが図に示されるが、電気供給システムの電力供給アセンブリのバッテリーアセンブリは、電力供給源によって再充電されてもよい。電力供給源は、電流（４１９）を電力供給アセンブリに提供する。図に示されるように、電力供給源によって提供される電流は、ＡＣである。電流（４１９）は、電力供給アセンブリ（４０１−１）、（４０１−２）のための、個別電流（４１９−１）、（４１９−２）に分割される。コントローラ（４１４）は、各電力供給アセンブリ（４０１−１）、（４０１−２）に供給される電流の量を決定してもよい。電流（４１９−１）、（４１９−２）は、フィルタインダクタンス（４７８）、（４７９）を通過し、そして、接続デバイス（４１６−１）、（４１６−２）を通って第１のコンバーター（４０４Ａ−１）、（４０４Ａ−２）へと通ってもよい。接続デバイス（４１６−１）、（４１６−２）は、オフボードポジションにあり、電流（４１９−１）、（４１９−２）がトラクションモータ（４０６−１）、（４０６−２）に電力供給することを防止する。コントローラは、整流器としての第１のコンバーター（４０４Ａ−１）、（４０４Ａ−２）を動作させて、ＡＣ（４１９−１）、（４１９−２）をＤＣ（４２０−１）、（４２０−２）へ変換し、そしてバッテリーアセンブリ（４０２−１）、（４０２−２）を充電する。一実施形態では、電力供給源は、無線であってもよい、および／または電磁誘導的に供給されてもよい。

図９を参照すると、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）は、電気供給システムの第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のバッテリーアセンブリ（４０２−２）を充電してもよい。例えば、車両システムが充電ステーションの近くにいない時には、電力供給源は電気供給システムから切断されているか、または、電力供給源が利用可能ではない。コントローラは、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のバッテリー供給アセンブリ（４０２−１）を制御して、電流（４０３−１）を提供する。電流（４０３−１）は、ＤＣであり、そして、第１のコンバーター（４０４Ａ−１）によって三相交流（ＡＣ）（４０７−１）へ逆変換される。コントローラは、接続デバイス（４１６−１）をオフボードポジションに配置し、そして、ＡＣ（４０７−１）は、第１のフィルタインダクタンスと第２のフィルタインダクタンス（４７８）、（４７９）を通って、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）へと通る。第２の接続デバイスの接続デバイス（４１６−２）もまた、コントローラによってオフボードポジションに配置され、そして、コントローラは、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の第１のコンバーター（４０４Ａ−２）を動作させて、三相交流（４０７−１）をＤＣ（４０９−２）に整流して、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のバッテリーアセンブリ（４０２−２）を充電する。

図１０を参照すると、第２の電力供給アセンブリ（４０２−２）のバッテリーアセンブリ（４０２−２）が、補助ロード（４０８−２）を動作させるのに十分な電力を有していない、またはそれに失敗した場合に、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のバッテリーアセンブリ（４０２−１）が使用されて、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の補助ロード（４０８−２）に電力供給してもよい。第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のバッテリーアセンブリ（４０２−１）のＤＣ（４０３−１）は、第１のコンバーター（４０４Ａ−１）によってＡＣ（４０７−１）に整流され、そして、フィルタインダクタンス（４７８）、（４７９）を通過する。コントローラ（４１４）は、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）の接続デバイス（４１６−１）を制御して、オフボードポジションにする。コントローラ（４１４）はまた、第２の電力供給アセンブリの接続デバイス（４１６−２）を制御して、オフロードポジションにし、そして、ＡＣ（４０７−１）が、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の第１のコンバーター（４０４Ａ−２）に提供される。第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の第１のコンバーター（４０４Ａ−２）は、コントローラ（４１４）によってオフにされ、その結果、ＡＣ（４０７−１）は、コンバーター（４０４Ａ−２）の整流アクションを通じて、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の１以上の補助ロード（４０８−２）に提供される。

図１１を参照すると、コントローラは、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）の第１のコンバーター（４０４Ａ−１）を制御して、単相の交流電流（ＡＣ）（４１１−１）を提供してもよい。単相のＡＣ（４１１−１）は、フィルタインダクタンス（４７８）、（４７９）を通過し、そして第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の第１のコンバーター（４０４Ａ−２）に提供される。電気供給システム（４００）は、電力供給源（４１８）に接続されておらず、そして、コントローラは、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の接続デバイス（４１６−２）をオフボードポジションに配置する。単相のＡＣ（４１１−１）は、ＡＣ（４１１−１）をＤＣ（４０９−２）に整流して第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のバッテリーアセンブリ（４０２−２）を充電する、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−２）に提供される。この動作は、図９で使用される多相（例えば３相）の代わりに単相システムが使用されることを除いて、図９の動作に類似する。

図１２を参照すると、コントローラは、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）と第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のトラクションコンバーター（４０４Ａ−２）とを制御して、ＤＣコネクタとして動作させてもよい。コントローラは、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）を、周期的に動作するように、動作させてもよい。第１のコンバーター（４０４Ａ−１）のＡ−相で作り出された電流（Ａ１）が、図面に示される。コンバーター（４０４Ａ−１）のＢ−相とＣ−相で作り出された電流は示されていないが、Ｂ−相とＣ−相の電流はＡ−相の電流（Ａ１）と同様の波形を有していてもよい。

コントローラは、トラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）を動作させて、Ａ−相の電流（Ａ１）を作り上げる。その後、コントローラは、トラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）を動作させて、Ａ−相の電流（Ａ１）が０になるまで、電流を減少させる。Ａ−相の電流（Ａ１）は、ある量の時間、０に維持され、そして、サイクルは繰り返す。コントローラは、トラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）のＢ−相とＣ−相を操作して、類似のＢ−相とＣ−相の電流を作り出す。

フィルタ静電容量（４７７）は、ＤＣバス（４１２−１）の電圧の１／３まで充電され、そして Ａ−相の電流（Ａ１）は、フィルタインダクタンス（４７８）、（４７９）を通過し、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の接続デバイス（４１６−２）を通って第２のＤＣバス（４１２−２）へと通る。コントローラは、第２の電力源（４０１−２）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−２）を動作させて、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のバッテリーアセンブリ（４０２−２）にＡ−相の電流（Ａ２）を提供して、バッテリーアセンブリ（４０２−２）を充電する。図に示されるように、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の第１のコンバーター（４０４Ａ−２）によって提供されるＡ−相の電流（Ａ２）は、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）によって提供されるＡ−相の電流（Ａ１）から遅れる。第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−２）によって提供されるＢ−相とＣ−相の電流は、同様に、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）のトラクションモータコンバーター（４０４Ａ−１）によって提供されるＢ−相とＣ−相の電流から遅れる。図面に示される構成に加えて、インバーター（４０４Ａ−１）、（４０４Ａ２）、フィルタインダクタンス（４７８）、（４７９）、およびフィルタ静電容量（４７７）を構成する追加的な方法は、ＤＣ−ＤＣコンバーターを形成することができる。

図１３を参照すると、電気供給システムは、補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）に電力供給し、そして１以上の電力供給アセンブリ（４０１−ｎ）の１以上のバッテリーアセンブリを充電するために、操作されてもよい。コントローラは、オフになってもよく、または補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）へ供給される電力を減じてもよい。第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）の第２のコンバーター（４０４Ｂ−１）によって提供される交流電流（４０７−１）の一部は、交流（４８１−１）として、補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）に提供される。図に示されるように、第１の補助ロード（４０８−１）には、第１の補助ロード（４０８−１）に完全に、または部分的に電力供給する補助ロード電流（４８１−１）が提供される。１以上の追加的な補助ロード（４０８−２）はオフにされるかもしれず、または低下した電流が提供されるかもしれず、その結果、追加的補助ロード（４０８−ｎ）に低下した電力を提供する。第１の電源の第２のコンバーター（４０４Ｂ−１）によって提供される交流（４０７−１）の残りは、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）の第２のコンバーター（４０４Ｂ−２）に提供される。第２の電力供給アセンブリの第２のコンバーター（４０４Ｂ−２）は、交流を、第２の電力供給アセンブリ（４０１−２）のバッテリーアセンブリ（４０２−２）を再充電する、直流（４０９−２）に整流する。

図１４を参照すると、コントローラは、動作して、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）から別の電力供給アセンブリ（４０１−ｎ）へと、補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）に電力を提供するために使用される第２のコンバーター（４０４Ｂ−１）、（４０４Ｂ−ｎ）を通って、電力を伝えてもよい。コントローラは、第１の電力供給アセンブリ（４０１−１）の第２の（補助）コンバーター（４０４Ｂ−１）を動作させて、ＡＣ電圧を作り出す。コントローラは、別の電力供給アセンブリ（４０１−ｎ）の 第２のコンバーター（４０４Ｂ−ｎ）をＰＷＭ整流器として動作させて、直流を、電力供給アセンブリ（４０１−ｎ）のバッテリーアセンブリ（４０１−ｎ）に提供して、電力供給アセンブリ（４０１−ｎ）のバッテリーアセンブリ（４０１−ｎ）を充電する。随意に、補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）の全てがオフにされる場合、コントローラは、補助コンバーター（４０４Ｂ−１）、（４０４Ｂ−ｎ）を、図９−１２に関係して記載される、第１の（トラクションモータ）コンバーター（４０４Ａ−１）、（４０４Ａ−ｎ）の動作と類似の方法で動作させてもよい。

図１５を参照すると、一実施形態では、沿道の電源は、ＤＣ電源であってもよい。この実施形態では、沿道の電源電圧は、ＤＣバスより低い。沿道のＤＣ電力が接続される時、電圧は沿道の電源キャパシタ（４１８）によってオンボードでフィルタリングされる。第１のＤＣバス（４１２−１）と第２のＤＣバス（４１２−２）は、沿道の電源キャパシタに接続される。第１のインダクタのペア（４９１）、（４９２）は、沿道の電源と第１のＤＣバス（４１２−１）との間で接続され、電圧を上げる。インダクタの第２のペア（４９３）、（４９４）は、沿道の電源キャパシタと第２のＤＣバス（４１２−２）との間で接続され、電圧を上げる。第１のＤＣバスは、いずれの補助ロードにも接続されず、そして、第２のＤＣバスは、補助ロード（４０８−１）、（４０８−ｎ）に接続される。沿道の電力が接続されず、電力伝達が第１のＤＣバスと第２のＤＣバスから必要とされる時、次の４つのモードの１つが使用される。第１の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ−相（Ａ１）とＢ−相（Ｂ１）は、降圧チョッパ（ｂｕｃｋ ｃｈｏｐｐｅｒ）、またはコンバーター（降圧コンバーター）として起動され、そして第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ−相（Ａ２）とＢ−相（Ｂ２）は、昇圧のコンバーターまたはチョッパ（昇圧コンバーター）として起動されてもよい。第１のインバーター（４０４Ａ−１）が降圧コンバーターとして起動中であるため、第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より大きいかもしれず、そして、第１のインバーター（４０４Ａ−２）が昇圧コンバーターとして起動中であるため、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より大きい。この実施形態による電気供給システムの第１の動作モードでは、電気供給システムは、バッテリーアセンブリを充電し、そして補助ロードを起動することができる。

第２の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、完全にオンにされ、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）はオフにされる。第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、第１のインバーター（４０４Ａ−１）の完全にオンであるとう性質のために、沿道の電源キャパシタの電圧と等しく、そして、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、受動的整流のため、沿道の電源キャパシタの電圧と等しい。第２の動作モードでは、電気供給システムは、補助ロードを起動することができる。このモードでは、バッテリーチャージャ機能は、電圧が制御されないために使用されないかもしれない。

第３の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、完全にオンにされ、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）は、昇圧コンバーターとして操作される。第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧と等しく、そして、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より大きいかもしれない。第３の動作モードでは、電気供給システムは、バッテリーアセンブリを充電し、かつ補助ロードを起動することができる。

第４の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、降圧コンバーターとして起動され、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）はオフにされる。第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より大きく、そして、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧と等しい。第４の動作モードでは、電気供給システムは、バッテリーアセンブリを充電し、かつ補助ロードを起動することができる。

図１６を参照すると、一実施形態では、沿道の電源は、ＤＣ電源であってもよい。この実施形態では、沿道の電源電圧は、ＤＣバスより高い。沿道のＤＣ電力が接続される時、電圧は沿道の電源キャパシタによってオンボードでフィルタリングされる。第１のＤＣバス（４１２−１）と第２のＤＣバス（４１２−２）は、沿道の電源に接続される。第１のインダクタのペア（４９１）、（４９２）は、沿道の電源と第１のＤＣバス（４１２−１）との間で接続され、電圧を降圧（ステップダウン（ｓｔｅｐ−ｄｏｗｎ））させる。インダクタの第２のペア（４９３）、（４９４）は、沿道の電源キャパシタと第２のＤＣバス（４１２−２）との間で接続され、電圧を降圧（ステップダウン）させる。第１のＤＣバス（４１２−１）と第２のＤＣバス（４１２−２）は、対称的に接続される。第１のＤＣバスは、いずれの補助ロードにも接続されず、そして、第２のＤＣバスは、補助ロード（４０８−１）、・・・（４０８−ｎ）に接続される。沿道の電力が接続されず、電力伝達が第１のＤＣバスと第２のＤＣバスから必要とされる時、次の４つのモードの１つが使用される。第１の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、昇圧コンバーターとして起動され、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）は降圧コンバーターとして起動される。第１のインバーター（４０４Ａ−１）が昇圧コンバーターとして起動中であるため、第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より低く、そして、第１のインバーター（４０４Ａ−２）が降圧コンバーターとして起動中であるため、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より低い。第１の動作モードでは、電気供給システムは、バッテリーアセンブリを充電し、かつ補助ロードを起動することができる。

第２の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、オフにされ、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）は、降圧コンバーターとして操作される。第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、受動的整流のために、沿道の電源キャパシタの電圧と等しく、そして、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より小さい。第２の動作モードでは、電気供給システムは、補助ロードを起動することができる。

第３の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、オフにされ、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）は完全にオンにされる。第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、受動的整流のために、沿道の電源キャパシタの電圧と等しく、そして、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、第１のコンバーター（４０４Ａ−２）が完全にオンであるため、沿道の電源キャパシタと等しい。第３の動作モードでは、電気供給システムは、補助ロードを起動することができる。

第４の動作モードでは、第１のＤＣバス（４１２−１）の第１のインバーター（４０４Ａ−１）のＡ相（Ａ１）とＢ相（Ｂ１）は、昇圧コンバーターとして操作され、そして、第２のＤＣバス（４１２−２）の第１のインバーター（４０４Ａ−２）のＡ相（Ａ２）とＢ相（Ｂ２）は完全にオンにされる。第１のインバーター（４０４Ａ−１）が昇圧コンバーターとして起動中であるため、第１のバッテリーアセンブリ（４０２−１）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧より低く、そして、第１のコンバーター（４０４Ａ−２）が完全にオンであるため、第２のバッテリーアセンブリ（４０２−２）の電圧は、沿道の電源キャパシタの電圧と等しい。第４の動作モードでは、電気供給システムは、バッテリーアセンブリを充電し、かつ補助ロードを起動することができる。

車両システムのための電気供給システムは、車両システムの１以上の車両にオンボードで、電気エネルギーを貯蔵することができる２以上のエネルギー貯蔵デバイスと、２以上のバスであって、該２以上のバスの各々は、２以上のエネルギー貯蓄デバイスの１つのエネルギー貯蓄デバイスを、車両システムの複数のロードの対応するロードに導電的に連結する、２以上のバスと、を含む。電気供給システムは、エネルギー貯蔵デバイスの１以上から１以上の他のバスへの、電流の導通を制御するように構成されたコントローラであって、それによって、他のエネルギー貯蔵デバイスへ、または１以上の他のバスの他のロードへ、エネルギーを伝える、コントローラ、をさらに含んでもよい。

随意に、コントローラは、２以上のエネルギー貯蔵デバイスの第１のエネルギー貯蔵デバイスの第１のコンバーターを動作させて、第１のエネルギー貯蔵デバイスから電力を出力してもよく、そして、２以上のバスが、第１のエネルギー貯蓄デバイスによって供給される、電流の第１のポーションを導通して、ロードの１以上に電力供給してもよい。コントローラは、第２のコンバーターを制御することによって、２以上のエネルギー貯蔵デバイスの第２のエネルギー貯蔵デバイスの充電を制御して、電流の第２のポーションを出力してもよい。

随意に、接続デバイスは、エネルギー貯蔵デバイスの各々を、第１の状態の複数のロードの第１のロード、または第２の状態の電力供給源に選択的に連結してもよい。コントローラは、接続デバイスを第２の状態に変更して、エネルギー貯蔵デバイスの各々を電力供給源に連結して、エネルギー貯蔵デバイスの各々を再充電してもよい。

随意に、コントローラは、接続デバイスが第２の状態にあり、そして電力供給源が２以上のエネルギー貯蔵デバイスから切断されている間に、１以上のエネルギー貯蔵デバイスから１以上の他のエネルギー貯蔵デバイスへ、電流を伝えてもい。

随意に、コントローラは、接続デバイスが第２の状態にあり、そして電力供給源が２以上のエネルギー貯蔵デバイスから切断されている時に、１以上のエネルギー貯蔵デバイスから、複数のロードの１以上の第２のロードへ、電流を伝えてもよい。

随意に、コントローラは、電流を交流として出力するように第１のコンバーターを動作させ、そして、第２のコンバーターをパルス幅調整整流器として動作させて、第２のエネルギー貯蔵デバイスを充電する、または第２のエネルギー貯蔵デバイスに連結されているバスに電力を提供してもよい。

随意に、コントローラは、電流を単相の交流として出力するように第１のコンバーターを動作させてもよい。

随意に、複数のロードは、車両システムの１以上のモータを含んでもよい。

車両システム電気供給システムは、車両システムの１以上の車両に提供される、複数の電力供給アセンブリを含んでもよい。電力供給アセンブリの各々は、再充電可能エネルギー貯蔵デバイスと、バッテリーアセンブリに連結された２以上のコンバーターと、車両システムの１以上の車両の１以上のロードであって、各々のロードが少なくとも１つのコンバーターに連結されている、１以上のロードと、バッテリーアセンブリと２以上のコンバーターとに導電的に連結されている、バスであって、ここで、各電力供給アセンブリのコンバーターの少なくとも１つは、１つの他の電力供給アセンブリの少なくとも１つのバスに連結されている、バスと、を含む、バッテリーアセンブリを、含んでもよい。車両システム電気供給システムは、コントローラであって、複数の電力供給アセンブリの各々に連結され、そして、１つの電力供給アセンブリの少なくとも１つの再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから、ａ）他の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを充電するために、少なくとも１つの他の再充電可能デバイスへ、または、ｂ）１以上の電力供給アセンブリの１以上のロードへの、電流の導通を制御できる、コントローラを、含んでもよい。

随意に、各電力供給アセンブリは、第１の状態の各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを１以上のロードの第１のロードと、または、第２の状態の各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを車両システムオフボードの電力供給源と、選択的に連結することができる接続デバイスを含んでもよい。コントローラは、接続デバイスを第２の状態に置いて、各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを電力供給源に連結して、各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを再充電してもよい。

随意に、コントローラは、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスの接続デバイスと第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスとが第２の状態にあり、そして電力供給源が複数の電力供給アセンブリから切断されている時に、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスへ、電流を伝えてもよい、

随意に、コントローラは、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスの接続デバイスと第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスが第２の状態にあり、そして電力供給源が複数の電力供給アセンブリから切断されている時に、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスの１以上のロードへ、電流を伝えてもよい。

随意に、コントローラは、第１の電力供給アセンブリの第１のコンバーターを動作させて、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから第１の電流を交流として作り出し、そして、第２の電力供給アセンブリの第２のコンバーターをパルス幅調整整流器として動作させて、第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを充電する、または、第２の電力供給アセンブリに連結されたバスに電力を提供してもよい。

随意に、１以上のロードは、車両システムの１以上のモータを含んでもよい。随意に、１以上のモータは、車両システムの１以上のトラクションモータを含んでもよい。

方法は、車両システムオンボードで提供される複数の電力供給アセンブリの第１の電力供給アセンブリの第１のエネルギー貯蔵デバイスに対して、第１のエネルギー貯蔵デバイスを車両システムオンボードの１以上の第１のロードに導電的に連結する、第１のバスに電流を供給するように指示する工程を、含んでもよい。方法は、第１のエネルギー貯蔵デバイスから複数の電力供給アセンブリの１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のバスへ、電流を導通させる工程であって、それによって、１以上の第２のエネルギー貯蔵デバイスを充電するか、または、１以上の第２のバスに導電的に連結された、１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のロードに電力供給し、第２のロードは、車両システムオンボードである、工程、をさらに含んでもよい。

随意に、各電力供給アセンブリは、電力供給アセンブリのエネルギー貯蔵デバイスを、第１の状態で１以上のロードと、または第２の状態で車両オフボードの電力供給源と、連結することができる接続デバイスを、さらに含んでもよい。方法は、第２の状態で第１の電力供給アセンブリの接続デバイスを設置する工程であって、それによって、第１のエネルギー貯蔵デバイスを１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のバスに連結する、工程をさらに含んでもよい。

随意に、方法は、第１の電力供給アセンブリの接続デバイスが第２の状態にあり、そして電力供給源が第１の電力供給アセンブリから切断されている時に、第１の電力供給アセンブリから１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のエネルギー貯蔵デバイスへ、電流を伝える工程を、さらに含んでもよい。随意に、方法は、第１の電力供給アセンブリの接続デバイスが第２の状態にあり、そして電力供給源が第１の電力供給アセンブリから切断されている時に、第１の電力供給アセンブリから１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のロードへ、電流を伝える工程を、さらに含んでもよい。

随意に、方法は、第１のバスと第２のバスの１つとを、電力供給源に接続する工程と、ａ）第１のエネルギー貯蔵デバイスまたは第２のエネルギー貯蔵デバイスの１以上を再充電する工程、あるいは、ｂ）第１のロードまたは第２のロードの１以上を実行する工程、の１以上と、をさらに含んでもよい。

随意に、電力供給源は、ＡＣ電源である。随意に、電力供給源は、ＤＣ電源である。

本明細書で使用される場合の、「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語、ならびに関連する用語、例えば、「処理デバイス」、「コンピュータデバイス」、および「コントローラ」は、当技術分野でコンピュータと呼ばれる集積回路にのみ限定されてはならず、マイクロコントローラ、マイクロコンピュー、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ、およびアプリケーション固有の集積回路、ならびにその他のプログラム可能な回路を指して良い。適切なメモリとしては、例えば、コンピュータ可読媒体を挙げることができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体であり得る。「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、およびサブモジュールなどの、情報または任意のデバイスにおける他のデータの、短期的および長期的保存のために実装される、有形のコンピュータベースのデバイスを表す。したがって、本明細書に記載される方法は、貯蔵デバイスおよび／またはメモリデバイスを含むがこれらに限定されない、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体に具現化される、実行可能な命令としてコード化されても良い。そのような命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、本明細書に記載される方法の少なくとも一部を実行させる。そのため、この用語は、有形のコンピュータ可読媒体を含み、該コンピュータ可読媒体は非一時的なコンピュータ貯蔵デバイスを含むがこれに限定されず、該非一時的なコンピュータ貯蔵デバイスは揮発性媒体と不揮発性媒体、および取り外し可能な媒体と取り外し不可能な媒体を含むがこれに限定されず、例えば、ファームウェア、物理的保存場所および仮想的保存場所、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、および、ネットワークやインターネットなどの他のデジタルソースを含む。

本明細書で使用される単数形、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈に別段の指示がない限り、複数の参照を含む。「任意の」または「任意に」とは、後に記載される出来事または状況が発生する場合と発生しない場合があり、そしてその記載は、出来事が発生する場合と発生しない場合を含むということを意味する。本明細書と特許請求の範囲全体で使用される時、概数を表す言語は、関連する可能性のある基本機能を変更することなく、許容範囲内で変化し得る定量的表現を変更するために適用されることがある。したがって、「約」、「実質的に」、「およそ」などの用語（複数可）によって変更される値は、指定された正確な値に限定されない場合がある。少なくともいくつかの場合には、概算を表す言語は、値を測定するための機器の精度に対応していても良い。ここでおよび明細書と特許請求の範囲全体を通して、範囲制限は、組み合わせられる場合および／または入れ替えられる場合があり、文脈または言語による別段の指示がない限り、そのような範囲は識別され、そして、そこに含有されるすべてのサブ範囲を含めることができる。

この書面による説明は、実施形態を開示する例を使用して、最良のモードを含む本発明の実施形態を開示し、当業者が、任意のデバイスまたはシステムの作成と使用、および包含される方法の実施を含む本発明の実施形態を実践することを可能にする。特許請求の範囲は、開示の特許可能な範囲を定義し、そして当業者であれば想到する他の例を含む。他のそのような例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言葉と実質的に異ならない差を伴う同等の構造要素を有する場合、特許請求の範囲内にあると意図される。

Claims (20)

1. 車両システムのための電気供給システムであって、前記電気供給システムは、
   前記車両システムオンボードの、電気エネルギーを貯蔵するように構成された２以上のエネルギー貯蔵デバイスと、
   ２以上のバスであって、前記２以上のバスの各々は、前記２以上のエネルギー貯蔵デバイスの１つのエネルギー貯蔵デバイスを、前記車両システムの複数のロードの対応するロードに導電的に連結する、２以上のバスと、
   前記エネルギー貯蔵デバイスの１以上から１以上の他のバスへの、電流の導通を制御するように構成されたコントローラであって、それによって、他のエネルギー貯蔵デバイスへ、または前記１以上の他のバスの他のロードへ、エネルギーを伝える、コントローラと、を含む、電力供給システム。
2. 前記コントローラが、前記２以上のエネルギー貯蔵デバイスの第１のエネルギー貯蔵デバイスのための第１のコンバーターを動作させて、前記第１のエネルギー貯蔵デバイスから前記電力を出力するように構成され、そして、前記２以上のバスが、前記第１のエネルギー貯蔵デバイスによって供給される、前記電流の第１のポーションを導通させて、前記ロードの１以上に電力供給するように構成され、そして、前記コントローラが、第２のコンバーターを制御することによって、前記２以上のエネルギー貯蔵デバイスの第２のエネルギー貯蔵デバイスの充電を制御して、前記電流の第２のポーションを出力するように構成される、請求項１に記載の電気供給システム。
3. 前記エネルギー貯蔵デバイスの各々を、第１の状態の前記複数のロードの第１のロード、または第２の状態の電力供給源に選択的に連結するように構成された、接続デバイス、
   をさらに含み、ここで、前記コントローラが、前記接続デバイスを前記第２の状態に変更して、前記エネルギー貯蔵デバイスの各々を前記電力供給源に連結して、前記エネルギー貯蔵デバイスの各々を再充電するように構成される、請求項２に記載の電気供給システム。
4. 前記コントローラが、前記１以上のエネルギー貯蔵デバイスから前記１以上の他のエネルギー貯蔵デバイスへ、前記電流を伝えるように構成される一方で、前記接続デバイスが前記第２の状態にあり、そして前記電力供給源が前記２以上のエネルギー貯蔵デバイスから切断されている、請求項３に記載の電気供給システム。
5. 前記コントローラが、前記接続デバイスが前記第２の状態にあり、そして前記電力供給源が前記２以上のエネルギー貯蔵デバイスから切断されている時に、１以上のエネルギー貯蔵デバイスから、前記複数のロードの１以上の第２のロードへ、前記電流を伝えるように構成される、請求項３に記載の電気供給システム。
6. 前記コントローラが、前記電流を交流として出力するように前記第１のコンバーターを動作させ、そして、前記第２のコンバーターをパルス幅調整整流器として動作させて、前記第２のエネルギー貯蔵デバイスを充電する、または前記第２のエネルギー貯蔵デバイスに連結されているバスに電力を提供する、ように構成されている、請求項２に記載の電気供給システム。
7. 前記コントローラが、単相交流として、前記電流を出力するように前記第１のコンバーターを動作させるように構成される、請求項２に記載の電気供給システム。
8. 前記複数のロードが、前記車両システムの１以上のモータを含む、請求項１に記載の電気供給システム。
9. 車両システム電気供給システムであって、前記車両システム電力供給システムは、
   前記車両システムの１以上の車両に提供される複数の電力供給アセンブリであって、
   前記電力供給アセンブリの各々が、
   再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを含むバッテリーアセンブリと、
   前記バッテリーアセンブリに連結された２以上のコンバーターと、
   前記車両システムの１以上の車両の１以上のロードであって、各々のロードが少なくとも１つのコンバーターに連結されている、１以上のロードと、
   前記バッテリーアセンブリと２以上のコンバーターとに導電的に連結されている、バスであって、ここで、各電力供給アセンブリの前記コンバーターの少なくとも１つは、１つの他の電力供給アセンブリの少なくとも１つのバスに連結されている、バスと、を含む、複数の電力供給アセンブリと、
   コントローラであって、前記複数の電力供給アセンブリの各々に連結され、そして、１つの電力供給アセンブリの少なくとも１つの再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから、ａ）他の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを充電するための、少なくとも１つの前記他の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスへの、または、ｂ）１以上の電力供給アセンブリの１以上のロードへの、電流の導通を制御するように構成された、コントローラと、を含む、車両システム電力供給システム。
10. 各電力供給アセンブリが、第１の状態の各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを前記１以上のロードの第１のロードと、または、第２の状態の各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを前記車両システムオフボードの電力供給源と、選択的に連結するように構成される接続デバイスを含み、ここで、前記コントローラが、前記接続デバイスを第２の状態に置いて、各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを前記電力供給源に連結して、各再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを再充電するように構成される、請求項９に記載の車両システム電気供給システム。
11. 前記コントローラが、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスの前記接続デバイスと第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスとが前記第２の状態にあり、そして前記電力供給源が前記複数の電力供給アセンブリから切断されている時に、前記第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから前記第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスへ、電流を伝えるように構成される、請求項１０に記載の車両システム電気供給システム。
12. 前記コントローラが、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスと第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスとの各接続デバイスが前記第２の状態にあり、そして前記電力供給源が前記複数の電力供給アセンブリから切断されている時に、前記第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから前記第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスの１以上のロードへ、電流を伝えるように構成される、請求項１０に記載の車両システム電気供給システム。
13. 前記コントローラが、第１の電力供給アセンブリの第１のコンバーターを動作させて、第１の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスから第１の電流を交流として作り出し、そして、第２の電力供給アセンブリの第２のコンバーターをパルス幅調整整流器として動作させて、第２の再充電可能エネルギー貯蔵デバイスを充電する、または、前記第２の電力供給アセンブリに連結されたバスに電力を提供する、ように構成される、請求項９に記載の車両システム電気供給システム。
14. 前記１以上のロードが、前記車両システムの１以上のモータを含む、請求項９に記載の車両システム電気供給システム。
15. 方法であって、前記方法は、
    車両システムオンボードで提供される複数の電力供給アセンブリの第１の電力供給アセンブリの第１のエネルギー貯蔵デバイスに対して、前記第１のエネルギー貯蔵デバイスを車両システムオンボードの１以上の第１のロードに導電的に連結する、第１のバスに電流を供給するように指示する工程と、
    前記第１のエネルギー貯蔵デバイスから前記複数の電力供給アセンブリの１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のバスへ、前記電流を導通させる工程であって、それによって、１以上の第２のエネルギー貯蔵デバイスを充電するか、または、前記１以上の第２のバスに導電的に連結された、前記１以上の第２の電力供給アセンブリの１以上の第２のロードに電力供給し、前記第２のロードは、前記車両システムオンボードである、
    工程と、を含む、方法。
16. 各電力供給アセンブリが、前記電力供給アセンブリのエネルギー貯蔵デバイスを、第１の状態で１以上のロードと、または第２の状態で前記車両オフボードの電力供給源と、連結するように構成された接続デバイスを含み、前記方法が、前記第２の状態で前記第１の電力供給アセンブリの前記接続デバイスを設置する工程であって、それによって、前記第１のエネルギー貯蔵デバイスを前記１以上の第２の電力供給アセンブリの前記１以上の第２のバスに連結する、工程、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の電力供給アセンブリの前記接続デバイスが前記第２の状態にあり、そして前記電力供給源が前記第１の電力供給アセンブリから切断されている時に、前記第１の電力供給アセンブリから前記１以上の第２の電力供給アセンブリの前記１以上の第２のエネルギー貯蔵デバイスへ、前記電流を伝える工程と、
    前記第１の電力供給アセンブリの前記接続デバイスが前記第２の状態にあり、そして前記電力供給源が前記第１の電力供給アセンブリから切断されている時に、前記第１の電力供給アセンブリから前記１以上の第２の電力供給アセンブリの前記１以上の第２のロードへ、前記電流を伝える工程と、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１のバスと前記第２のバスの１つとを、前記電力供給源に接続する工程と、
    ａ）前記第１のエネルギー貯蔵デバイスまたは前記第２のエネルギー貯蔵デバイスの１以上を再充電する工程、あるいは、ｂ）前記第１のロードまたは前記第２のロードの１以上を実行する工程、の１以上と、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記電力供給源が、ＡＣ電源である、請求項１６に記載の方法。
20. 前記電力供給源が、ＤＣ電源である、請求項１６に記載の方法。

Images