JP2023513273A - エネルギー管理システムを含む電気牽引を有する車両及びこの種の電気牽引を有する車両においてエネルギーを管理する方法 - Google Patents

Abstract

車両は、車輪に駆動トルクを供給するための電気牽引チェーン（３）と、第１供給電圧を生成するように構成された且つすべての動作状態において車輪から機械的に接続切断されている発電機セット（６）、第２供給電圧を生成するように構成された電池ストレージ組立体（２１）、（ｉ）第１供給電圧によって電気牽引チェーン（３）に電力供給すること、（ｉｉ）第２供給電圧によって電気牽引チェーン（３）に電力供給すること、（ｉｉｉ）車両の外部の且つカテナリ（１０４）から到来するネットワーク電圧によってストレージ組立体を充電すること、（ｉｖ）第１供給電圧によってストレージ組立体を充電すること、及び（ｖ）発電機として動作する牽引チェーンによって生成された回収された電圧によってストレージ組立体を充電すること、を含む車両の動作状態を実装する制御ユニットを有するエネルギー管理システム（２０、４０）と、を有する。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、２０２０年２月１０日付けで出願された伊国特許出願第１０２０２００００００２５６６号の優先権を主張するものであり、この特許文献の開示内容は、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。

本発明は、エネルギー管理システムを含む電気牽引を有する車両に関し、且つ、この種の電気牽引を有する車両におけるエネルギー管理方法に関する。

電化ライン及び非電化ラインの両方において走行する能力を有する熱機関による牽引及びカテナリによって電力供給される電気牽引が提供された列車は、非電化ルート上においてのみ燃料の使用を伴って走行する能力を有していることから、熱機関しか提供されていないものとの比較において、特にその柔軟性が評価されている。実際に、特に前記車両によって使用されている燃料がディーゼルである際には、ＣＯ_２放出を低減するために、環境に影響を及ぼすことが少ない解決策に対するニーズが益々感じられるようになっている。

この観点において、電池ストレージシステムは、外部パワーラインが存在している際に車両に搭載状態において電気を保存するために使用することが可能であり、且つ、鉄道車両が非電化ルートを走行している際には、これに完全に又は部分的に（即ち、燃料供給に加えて）電力供給するためにこのエネルギーを使用することができる。また、異なる搭載状態のエネルギーソースの使用は、進歩した機能を有する鉄道車両の開発を許容している。

外部パワーライン（例えば、カテナリ又は第３レール）は、電気牽引を有する一般的な車両（以下においては、「電気車両」と一般的に呼称する）に電力を供給するのに適した任意のラインであり、且つ、特に鉄道又は路面電車車両の場合には、電気供給インフラストラクチャの一部分によって定義することができる。

例えば、予期しない電気供給の中断のケースにおいては、或いは、一般的にはバックアップ用途のために、電気負荷にエネルギーを提供するために充電式電池（「スタック」）を利用することが知られている。また、車両自体の制動の際に放出されるエネルギーを利用して前記電池を充電することも知られている。

日本国特許第６４４１３４３号公報は、カテナリからの電力供給、電池からの電力供給、及び電気モーター－発電機からの電力供給という３つの可能な種類の電力供給を含む電気駆動装置を有する車両を開示している。電気モーター－発電機と車両の車軸の両方を機械的に駆動する熱機関が提供されている。

本発明の目的は、エネルギー管理システムを含む電気牽引を有する車両と、電気車両の柔軟性を増大させる且つ既知の技術との関係において新しい動作モードを得る能力を有する電気牽引を有する車両におけるエネルギー管理方法と、を提供することにある。

本発明によれば、エネルギー管理システムを含む電気牽引を有する車両及び電気牽引を有する車両のエネルギー管理方法は、添付の請求項において定義されているように提供されている。

以下、本発明の更に良好な理解のために、以下の添付図面を参照し、純粋に非限定的な例として、好適な実施形態について説明する。

本出願人に既知である一実施形態による電気牽引を有する車両のエネルギー管理システムを示す図である。 本発明の一実施形態による電気牽引を有する車両用のエネルギー管理システムを示す図である。 複数の動作状態において図２のシステムを制御するように構成されたコントローラ装置を概略的に示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の個々の態様による図２のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明の更なる一実施形態による電気牽引を有する車両用のエネルギー管理システムを示す図である。 図１７及び図１８は、本発明の個々の態様による図１６のシステムの個々の動作状態を示す図である。 図１７及び図１８は、本発明の個々の態様による図１６のシステムの個々の動作状態を示す図である。 本発明に従って想起される電気牽引を有する車両の状態又は動作モードの状態図を示す図である。 図２又は図１６の補助電源及びエネルギーリカバリ回路を含む電気牽引を有する車両を概略的な形態において示す図である。

本発明によれば、特に鉄道又は路面電車タイプの電気牽引を有する車両、場合によっては、更に詳しくは、鉄道車両などのレール車両（以下においては、「電気車両」と呼称する）用の（牽引用の且つ充填用の）パワー管理システムが提供されている。従って、以下においては、結果的に一般性を失うことなしに、電気車両、レール車両、又は路面電車車両を無差別に参照する。

図１は、本出願人に既知のタイプの電気牽引を有する車両（具体的には、レール又は路面電車）用の電源システム１０を概略的に示している。電気牽引を有する車両は、ＤＣ電力を電気モーター３ｂ用の三相ＡＣ電力に変換するためのインバータ３ａ、特に三相インバータ、インバータ３ａによって供給されるＡＣ電力を利用して電力供給されている電気モーター３ｂ、並びに、前記エネルギーがＤＣバス１内に供給され得ない且つ／又は保存され得ない場合に熱の形態において制動エネルギーを散逸させるように設計された、そのパワーレベルがＤＣ／ＤＣコンバータ３ｃによって調節されている制動抵抗器（「制動チョッパ」とも呼称される）を含む牽引ドライブ３を有する。牽引ドライブ３は、車両（図２０）の車輪１０３に推進力を提供しており、且つ、従って、車両自体の駆動トルクを生成するように設計されている。

また、更なる電気負荷（補助負荷又はサービス）５は、車両の一部分であり、且つ、例えば、空調システム、ライト、オンボードコンピュータ、などを含む。

電源システム１０は、
－特に車両の牽引ドライブ３（電気モーター３ｂ）及び任意の負荷又は補助サービス５に電力供給するために、ＤＣ電力供給を車両に転送するように構成されたローカル主電源ライン１（以下においては「ＤＣバス」と呼称する）、
－外部電源ラインからＤＣ電気エネルギーを引き出すために、且つ、ＤＣ電気エネルギーをＤＣバス１に向かって供給することにより、車両が走行している際にもこれを車両に利用可能な状態にするために、高電圧において外部電源ライン（図２０におけるようにカテナリ１０４、或いは、場合によっては、地上に設置された又は横方向において配置された第３レール）に結合されるように構成されたパンタグラフ２、
－ＤＣバス１からのＤＣ電力を更に低い電圧を有する且つ車両の負荷又は補助サービス５によって使用可能であるＡＣ又はＤＣ電力に変換するように構成された補助サービスコンバータ４、
－軸方向の方式で互いに結合された燃焼機関（熱機関、特にディーゼル燃料エンジン）６ａ及び発電機（オルタネータ）６ｂを有する発電機セット又はエンジン－発電機６であって、エンジン－発電機６は、出力として三相ＡＣ電力を生成している、発電機セット又はエンジン－発電機、
－電気エネルギーをエンジン－発電機に供給するために且つ電気モーターとして発電機６ｂを動作させるためにエンジン－発電機６によって生成された三相ＡＣパワーをＤＣ電力に且つこの逆方向に変換するように、エンジン－発電機６とＤＣバス１の間において動作自在に結合された双方向の種類の電子ＡＣ／ＤＣコンバータ７、
を有する。

電源システム１は、例えば、コンタクタ、ＴＲＩＡＣ、ハイパワーの状態において電流に耐えるように設計された非手動的に動作する電気－機械装置、或いは、半導装置の形態において実装された、複数のスイッチＫ１～Ｋ４、特に双方向スイッチ、を更に有する。或いは、この代わりに、Ｋ１～Ｋ４スイッチは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴなどの半導体技術によって製造することもできる。一般に、「スイッチ」という用語は、自身を通じて電流経路を中断又は確立する能力を有する電気的又は電子的又は電気機械的要素を意味している。

詳しくは、
－スイッチＫ１は、ＡＣ／ＤＣ電子コンバータ７の出力とＤＣバス１の間において電気的に結合されており、ＤＣバス１との間において電子コンバータＡＣ／ＤＣ７を接続／接続切断するように動作可能であり、
－スイッチＫ２は、パンタグラフ２とＤＣバス１の間において電気的に結合されており、ＤＣバス１との間においてパンタグラフ２を接続／接続切断するように動作可能であり、
－スイッチＫ３は、牽引ドライブ３とＤＣバス１の間において電気的に結合されており、ＤＣバス１との間において牽引ドライブ３を接続／接続切断するように動作可能であり、
－スイッチＫ４は、補助サービスコンバータ４とＤＣバス１の間において電気的に結合されており、ＤＣバス１との間において補助サービスコンバータ４を接続／接続切断するように動作可能である。

車両の使用において、カテナリ１０４が存在している際には、カテナリ１０４に結合するように且つ電気モーター３ｂに電力供給するためにカテナリ１０４から電圧を受け取るように、パンタグラフ２が制御されている（牽引状態にある車両）。この動作状態においては、電力供給が、カテナリ１０４からＤＣバス１に向かって、且つ、ＤＣバス１から３層インバータ３ａを通じて電気モーター３ｂに向かって、流れ得るように、スイッチＫ２及びＫ３が閉路されており（導通）、且つ、更には、電力供給が、補助サービスコンバータ４を通じて、ＤＣバス１から、これを要求している補助サービス５に向かって、流れうるように、スイッチＫ４が閉路状態において制御されている。

車両制動フェーズにおいて、カテナリ１０４が存在している際には、パンタグラフ２は、カテナリ１０４に結合するように制御されているか、或いは、カテナリ１０４に結合された状態において維持されている。但し、この動作状態においては、電気モーター３ｂの電源は、必要とされてはおらず、これは、逆に、エネルギーを回収することにより、電流生成器として動作している。制動の際に電気モーターによって生成された電流は、ＤＣバス１に転送され、且つ、これを要求している補助サービス５によって使用されており、且つ／又は、ラインにとって利用可能な状態となるように且つ／又は制動チョッパによって散逸されるように、カテナリ１０４内に供給されている。この動作状態においては、スイッチＫ２及びＫ３は、電力が電気モーター３ｂからＤＣバス１に且つＤＣバス１からカテナリ１０４に流れ得るように、閉路されている。これに加えて、スイッチＫ４は、電力供給が、補助サービスコンバータ４を通じて、ＤＣバス１から、これを要求している補助サービス５に流れ得るように、閉路状態において制御されている。

上述のように、発電機６ｂに結合された燃焼機関６ａは、特にカテナリ１０４が存在していない場合に（例えば、都市及び環境選択肢に起因してカテナリ１０４が利用可能ではない）、或いは、（例えば、誤動作に起因して）カテナリ１０４が電気を供給していない際に、電気モーター３ｂに電力供給するのに適した電気エネルギーの生成のためにカテナリ１０４を置換する機能を有する電源ユニットをカテナリ１０４との関係において付加的に実装している。

車両の牽引フェーズにおいて、電気モーター３ｂに対する電力供給がエンジン－発電機６によってのみ電力供給されている際には、ＤＣバス１をカテナリ１０４から接続切断するために、スイッチＫ２が開路状態であり、その代わりに、エンジン－発電機６及び牽引ドライブ３の両方をＤＣバス１に接続するように、スイッチＫ１及びＫ３が閉路されている。これに加えて、動作を必要としている補助サービス５に電力供給するために、スイッチＫ４も閉路されている。

この文脈において、車両制動フェーズにおいては、電気モーター３ｂによって生成されたエネルギーは、ＤＣバス１に供給されており、且つ、必要に応じて、補助サービス５によって使用されている。但し、カテナリ１０４は、（存在していない又は機能していないことから）ＤＣバス１から接続切断されていることから、過剰なエネルギーをカテナリ１０４上において分配することは可能ではない。このケースにおいては、任意の過剰なエネルギーは、制動抵抗器３ｃによって散逸されている。

図２は、本発明の一態様による電源システム２０を示している。

電源システム１０との間における電源システム２０の共通要素は、同一の参照符号によって識別されており、従って、更なる説明は、これを省略する。

電源システム２０は、電源システム１０を参照して記述されているものに加えて、
－所与の距離（例えば、数百メートル又は数キロメートルの長さ）にわたる車両の牽引に有用なエネルギーを保存するように且つ電力を提供するように、或いは、場合によっては、十分ではない際にエンジン－発電機によって供給される電力を統合するように、構成された、互いに直列及び／又は並列において接続された、１つ又は複数の電池モジュール又はセル（例えば、リチウム、鉛、ＮｉＣｄ、ＮｉＭＨ、ＺＥＢＲＡ、又は更にその他のものなどの任意の利用可能な技術）を含む充電式電池ストレージ組立体（電池パック２１）を含むストレージシステムであって、充電式電池モジュールは、車両の制動エネルギーの保存をも許容している、ストレージシステム、
－電池パック２１によって供給された電圧をＤＣバス１の電圧値に昇圧するように構成されたＤＣバス１と電池パック２１の間において接続された双方向ＤＣ／ＤＣ電子コンバータ２２（或いは、この代わりに、例えば、ブーストタイプのものとバックタイプのもう１つのもの又はバック－ブーストタイプの両方などの２つの単方向ＤＣ－ＤＣコンバータを使用することも可能である）、
を含む。

上記の内容に加えて、電池パック２１のストレージセルの数は、それぞれの充電／放電サイクルにおいて保存及び返すことが望ましいエネルギーの量、電池のサービス寿命の観点において実現することが望ましい性能を吸収／供給することが望ましい最大パワー、に従って選択されていることに留意されたい。

更には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、それ自体が既知のタイプの電池管理システムＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって提供されている情報に従って電池の充電パワーフローを調節しており、この場合に、ＢＭＳは、本発明の主題ではない。実際に、当技術分野の状態においては、且つ、市場において現時点において存在している電気車両上には、ＢＭＳが提供されており、電池に接続されており、且つ、前記電池の残留電荷に関係する情報及び電流、電圧、及び温度の観点における電池充電システムに関係する情報を検出及び提供するように設計されている。更には、通常、市場において入手可能である電池は、前記ＢＭＳを内蔵している。

図２に示されているように、電子コンバータＤＣ／ＤＣ２２、並びに、従って、電池パック２１、をＤＣバス１との間において接続／接続切断するために、（スイッチＫ１～Ｋ４に類似したタイプの）スイッチＫ５が電子ＤＣ／ＤＣコンバータ２２とＤＣバス１の間において介在している。

更には、任意選択により、スイッチＫ５が開路状態にある（即ち、これが導通していない）際に、エンジン－発電機６、牽引ドライブ３、及び補助サービス５が接続されているＤＣバス１の一部分がＤＣバス１の残りの部分から電気的に絶縁されるように、（スイッチＫ１～Ｋ５に類似したタイプの）スイッチＫ６がＤＣバス１上において挿入されている。この結果、以下の説明によって更に詳細に明らかとなるように、電池パック２１がＤＣバス１に供給している際に、電池パック２１によって供給されるエネルギーは、牽引ドライブ３によって（特に、電気モーター３ｂによって）のみ、且つ、必要に応じて、補助サービス５によって使用されており、且つ、（電池パック２１によって電力供給されなくてもよいその他の負荷が結合されている）ＤＣバス１の残りの部分において散逸されてはいない。

ＤＣバス１が、電池パック２１が動作している電圧よりも大きな電圧において動作している特定のケースにおいては、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２は、ＤＣバス１から電池パック２１に電気を供給するための電圧降下コンバータ（例えば、「バックコンバータ」）として、且つ、電池パック２１からＤＣバス１に電気を供給するための電圧ブーストコンバータとして、動作するように構成されている。

ＤＣバス１が、電池パック２１が動作している電圧よりも低い電圧において動作している場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２は、予め規定されたものに反比例した方式で動作することが明らかである。

ＤＣ－ＤＣコンバータ２２は、更には、電池パック２１による電気モーター３ｂの電力供給フェーズにおいて、以下において更に良好に示されているように、ＤＣバス１を利用して電池パック２１から電気モーター３ｂにエネルギーを転送するように動作している。

一般に、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２は、ＤＣバス１から電池パック２１にエネルギーを転送するために且つ電池パック２１からＤＣバス１にエネルギーを転送するために、エネルギー適合を実行している。

Ｋ１～Ｋ６スイッチは、電源システム２０の特定のコンポーネント内において統合された又は電源システム２０の外部に位置した一般的なコントローラ装置又はマイクロコントローラ３０（図３）により、その個々の動作状態（開路／閉路）において制御することができる。

電源システム２０の外部に位置している場合には、マイクロコントローラ３０は、車両の制御／監視／管理（図示せず）のために、例えば、ＴＣＭＳ（「Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ」）内に統合することが可能であり、且つ、電池パック２１又はエンジン－発電機６を利用して電気モーター３ｂに電力供給することを必要としているイベントを検出するように構成することができる。また、マイクロコントローラ３０自体は、電池パック２１が以下において更に詳細に記述されているようにＢＭＳの通知に従って充電され得る動作状態を検出するように構成されている。

或いは、この代わりに、マイクロコントローラ３０を参照して記述されている機能は、車両の制御及び管理システムにより、分散された形態において実行することもできる。

マイクロコントローラ３０（或いは、この代わりに、分散された制御及び管理システム）は、上述のように、電池パック２１を充電又は使用することが可能である際を評価するために、特に、以下において記述されている実装されるべき動作モード、カテナリによるＤＣバスの電力供給の状態（存在する／存在していないカテナリによる電力供給）、エンジン－発電機の動作状態（燃焼機関の回転数、燃料レベル、など）、様々なパワーコンバータ（ＡＤ／ＤＣ及びＤＣ／ＤＣ）の動作状態に関するＴＣＭＳ（Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏ Ｓｙｓｔｅｍ）からの情報（信号Ｓ_Ｃ）、並びに、電池２１の電荷の状態、その最大供給可能／吸収可能パワー、及びその温度に関係するＢＭＳからの情報（信号Ｓ_Ｂ）を取得することにより、動作している。

信号Ｓ_Ｃは、双方向であり、マイクロコントローラ３０は、ＴＣＭＳから情報（存在している／存在していないカテナリによる電力供給、コンタクタの状態、実装されている動作モード、エンジン－発電機の状態、など）を受け取り、且つ、情報をＴＣＭＳに送信していることに留意されたい。

同様に、信号Ｓ_Ｂも、双方向であり、マイクロコントローラ３０は、情報を受け取っているが、更に、制御情報をＡＣ／ＤＣ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、牽引ドライブ、制動チョッパ、補助サービスコンバータに送信している。

従って、マイクロコントローラ３０は、
ＤＣバス１との間においてエンジン－発電機６及びコンバータ７を接続／接続切断するために（スイッチＫ１に対して機能する信号Ｓ_Ｋ１）、
ＤＣバス１との間においてパンタグラフ２を接続／接続切断するために（スイッチＫ２に対して機能する信号Ｓ_Ｋ２）、
ＤＣバス１との間において牽引ドライブ３を接続／接続切断するために（スイッチＫ３に対して機能する信号Ｓ_Ｋ３）、
ＤＣバス１との間において補助サービス５及び補助サービスコンバータ４を接続／接続切断するために（スイッチＫ４に対して機能する信号Ｓ_Ｋ４）、
ＤＣバス１との間において電池パック２１及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を接続／接続切断するために（スイッチＫ５に対して機能する信号Ｓ_Ｋ５）、
ＤＣバス１の残りの部分との間においてエンジン－発電機６、牽引ドライブ３、補助サービス５、及び電池パック２１が結合されているＤＣバス１の部分を接続／接続切断するために（スイッチＫ６に対して機能する信号Ｓ_Ｋ６）、
個々のスイッチＫ１～Ｋ６の適切な制御信号Ｓ_Ｋ１～Ｓ_Ｋ６を送信している。

図４～図１５を参照し、互いに対する代替肢としてドライバによって選択される且つ／又はコントローラ装置によって起動される個々の動作状態における図２の電源システム２０の動作の詳細について説明する。ここでは、それぞれの動作状態に名前が割り当てられており、これは、そのそれぞれに対する即座の参照のために有用である。

また、以下においては、図１９の図に示されている状態も参照する。

動作状態「アイドル」（図１９の状態Ｉ）
図４は、車両オフ状態における電源システム２０を示しており、即ち、この場合には、車両は、牽引状態にはなく、且つ、すべての補助システムに対して電力供給されていない。このケースにおいては、すべてのスイッチＫ１～Ｋ６は、開路状態にあり、エンジン－発電機６は、オフであり、パンタグラフ２は、降下しており、或いは、いずれにしてもカテナリ１０４から接続切断されており、且つ、電気モーター３ｂは、電力を受け取っていない。

動作状態「カテナリ＿１」（図１９の状態Ｃ１）
図５は、車両が外部パワーラインを利用して（即ち、カテナリ１０４によって）電力供給されている際の電源システム２０を示している。このケースにおいては、カテナリ１０４は、電気モーター３ｂ及び補助システム５の両方に供給している。この動作モードにおいては、エンジン－発電機６はオフであり、且つ、電池２１は、牽引用のエネルギーを供給してはいない。スイッチＫ２、Ｋ３、Ｋ４、及びＫ６は、閉路されている一方で、その他のスイッチは、開路状態にある。

動作状態「カテナリ＿２」（図１９の状態Ｃ２）
電池２１の電荷の状態が閾値未満であり、且つ、車両が外部パワーライン（カテナリ１０４）を利用して電力供給されている場合には、電池パック２１は、図６に示されているように、ＤＣバス１からエネルギーを引き出すことによって充電することが可能であり、且つ、ＤＣバス１は、カテナリ１０４から電力を受け取っている。また、このケースにおいては、スイッチＫ２、Ｋ３、Ｋ４、及びＫ６に加えて、スイッチＫ５も、閉路されている。残りのスイッチは開路状態にある。

動作状態「カテナリ＿３」（図１９の状態Ｃ３及びＣ４）
車両が、外部パワーライン（カテナリ１０４）を利用して電力供給されており、且つ、制動状態にある際には（図７）、電気モーター３ｂによって生成された制動エネルギーは、
ｉ．電池の電荷の状態が（スイッチＫ３及びＫ５を閉路することによって）電池２１が充電されなければならない又はされ得るようなものである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を利用して電池パック２１―図１９の状態４、
ｉｉ．電池パック２１の電荷の状態が（スイッチＫ３、Ｋ２、及びＫ６を閉路することによって）電池２１が充電されてはならない又はされ得ないようなものである場合には、カテナリ１０４―図１９の状態Ｃ３、
ｉｉｉ．（スイッチＫ３及びＫ４を閉路することによって）個々のコンバータ４を利用して補助システム５―図１９の状態Ｃ３、
ｉｖ．（制動抵抗器３ｃが結合されている個々のＤＣ／ＤＣコンバータを起動することによって）過剰なエネルギーを散逸させる制動抵抗器３ｃ―図１９の状態Ｃ３
の１つ又は複数に搬送されている。

従って、電池２１の電荷の状態が電池が制動エネルギーを保存できないものと仮定されるようなものである場合には、これらは、電気制動の際に推進回路から排除されている。

動作状態「ディーゼル＿１」（図１９の状態Ｄ１）
図８を参照すれば、この動作状態においては、エンジン－発電機６は、車両の電気モーター３ｂ及び補助システム５の両方に電力供給している。この動作モードにおいては、カテナリ１０４も、電池パック２１も、牽引用の電力を提供してはいない。スイッチＫ１、Ｋ３、及びＫ４は閉路されており、且つ、残りのスイッチは、開路状態にある。

動作状態「ディーゼル＿２」（図１９の状態Ｄ２）
但し、電池の電荷の状態が（牽引に対するニーズと制動の際にエネルギーを回収するための能力の間のトレードオフとして選択された）閾値未満である場合には、これらは、図９に示されているように、動作状態「ディーゼル＿１」においても、エンジン－発電機６によって充電することが可能であり、この場合には、スイッチＫ５も閉路されている。

動作状態「ディーゼル＿３」（図１９の状態Ｄ３及びＤ４）
その一方で、車両が動作状態「ディーゼル＿１」又は「ディーゼル＿２」の結果として制動中である際には、電気モーター３ｂによって生成された制動エネルギーは、
ｉ．電池の電荷の状態が（スイッチＫ３及びＫ５を閉路することによって）電池２１が充電されなければならない又はされ得るようなものである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を利用して電池パック２１―図１９の状態Ｄ３、
ｉｉ．（スイッチＫ３及びＫ４を閉路することによって）個々のコンバータ４を利用して補助システム５―図１９の状態Ｄ４、
ｉｉｉ．（制動抵抗器３ｃが結合されている個々のＤＣ／ＤＣコンバータを起動することによって）過剰なエネルギーを散逸させる制動抵抗器３ｃ―図１９の状態Ｄ４、
に向かって搬送されている（図１０）。

この動作状態においては、燃焼機関６ａは、シャッドダウンしていない。実際に、電力に対する要求が存在してはいないことから、これは、その速度を低減することになり、これにより、次の電力要求のための準備完了状態となり且つ消費量を最小値に低減するなどのために、回転数を所定の（最小値ではない）値に設定している。

電池パック２１の電荷の状態が電池が制動エネルギーを保存し得ないと仮定されるようなものである場合には、これらは、電気制動の際に推進回路から排除されている。

動作状態「ブースト」（図１９の状態Ｂ）
また、図１１を参照すれば、（動作状態「ディーゼル＿１」又は「ディーゼル＿２」において）エンジン－発電機６を利用して電力供給されている車両は、電池パック２１によって供給されている電力を使用することにより、一時的にその牽引性能を増大させることもできる。このケースにおいては、スイッチＫ１、Ｋ３、Ｋ４、及びＫ５は閉路されており、且つ、スイッチＫ２及びＫ６は、開路状態にある。従って、この状態においては、エンジン－発電機６及び電池パック２１の両方が電力をＤＣバス１に供給しており、且つ、牽引ドライブ３は、電気モーター３ｂの動作のために、この電力をＤＣバス１から引き出している。この動作状態においては、任意選択により、それ自体が既知であるタイプの「ピークシェービング」アルゴリズムが実装され、これにより、エンジン－発電機のダイナミクス（相対的に低速である）から推進システムのダイナミクス（相対的に高速である）を結合解除している。

動作状態「駐車＿ディーゼル」（図１９の状態Ｐ１及びＰ２）
カテナリ１０４が存在してはいない停止の際には、エンジン－発電機６は、図１２に示されているように、（牽引ドライブ３ではなく）補助システム５のみに電力供給している。スイッチＫ１及びＫ４は閉路されており、且つ、残りのスイッチは、開路状態にある。任意選択により（図１９の状態Ｐ１）、電池パック２１は、スイッチＫ５を閉路し且つコンバータ２２を起動することにより、充電することができる。さもなければ（図１９の状態Ｐ２）、電池パック２１は、充電されない。

動作状態「駐車＿カテナリ」（図１９の状態Ｐ３及びＰ４）
カテナリ１０４が存在している停止の際には、エンジン－発電機６は、オフであり、且つ、カテナリ１０４は、図１３に示されているように、（牽引ドライブ３ではなく）補助システム５に電力供給している。スイッチＫ２、Ｋ４、及びＫ６は閉路されており、且つ、残りのスイッチは、開路状態にある。任意選択により（図１９の状態Ｐ３）、電池パック２１は、スイッチＫ５を閉路し且つコンバータ２２を起動することにより、充電することができる。さもなければ（図１９の状態Ｐ４）、電池パック２１は、充電されない。

動作状態「プラットフォーム＿牽引」（図１９の状態Ｔ１）
車両は、駅を出発した際に、或いは、安全な状態において走行及び配置されるように、短い距離にわたって、且つ、駅において停止する時点まで、電気モーター３ｂを推進させるために、電池パック２１、並びに、必要に応じて補助システム５の電源、のみを使用して走行することができる。この結果、ＣＯ_２が放出されず、且つ、駅における且つその近傍における車両のノイズが低減される。図１４には、この状態が示されており、この場合には、電池パック２１が牽引ドライブ３及び補助サービス５から引き出された電力をＤＣバス１上に供給し得るように、スイッチＫ３、Ｋ４、及びＫ５が閉路されている。

１つの電源モードから別のものへの遷移（エンジン－発電機６から電池パック２１への遷移であり、且つ、逆も又真である）は、牽引性能の損失を極小化又は除去するように管理されている。

例として、車両が駅に接近している際には、この動作状態が運転者によって設定されてもよく、且つ、この設定の結果として、コントローラ装置は、実際に、電池パック２１からの電力供給を起動し、これにより、
－車両が特定の閾値速度（例えば、３０ｋｍ／ｈ）未満において移動している、及び、
－電池の電荷の状態が停止駅からの残りの距離にわたって電気エネルギーを提供するために十分である、
という条件が少なくとも充足されている場合に、エンジン－発電機６を結合解除及びスイッチオフし、
そうである場合に、コントローラ装置は、新しいモードにスイッチングするように、スイッチを構成している。好ましくは、この遷移は、後述する遷移手順に従って実行されている。

好ましくは駅を離れる前の、電池からエンジン－発電機への逆の遷移に関する限り、コントローラ装置は、電池の電荷の状態が予め設定された距離だけ離れるために且つ／又は所定の閾値速度に到達するために必要とされている距離をカバーすることを許容しているかどうかをチェックし、これが許容されている場合には、コントローラ装置は、電池パワーモードを維持するようにスイッチを構成し、さもなければ、
－コントローラ装置は、車両が依然として駅にいる場合にも、エンジン－発電機６によるパワーモードにスイッチングし、
－駅において電池を充電することが可能である場合には、且つ、出発を遅らせることができる場合には、コントローラ装置は、電池の充電を待っている。

一般的に、コントローラ装置は、車両が走行している間に、駅において電池を充電する必要性を伴うことなしに、電池により、駅への接近及び駅からの出発の両方において移動するために電荷の状態が既に十分なレベルにあるような方式で電池の充電を管理している。

好ましくは、閾値前進速度に到達した際に、コントローラ装置は、エンジン－発電機６の燃焼機関６ａを始動し、これは、その後に、詳細に後述する遷移手順を実行するように、スイッチＫ１を閉路することにより、ＤＣバス１に電気的に結合されている。

動作状態「プラットフォーム＿制動」（図１９の状態Ｔ２）
図１５を参照すれば、車両が以前の動作状態「プラットフォーム＿牽引」（状態Ｔ１）から制動フェーズ（状態Ｔ２）に遷移した際に、電気モーター３ｂによって生成された制動エネルギーは、
ｉ．電池の電荷の状態が（スイッチＫ３及びＫ５を閉路することによって）電池２１が充電されなければならない又はされ得るようなものである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を利用して電池パック２１、
ｉｉ．（スイッチＫ３及びＫ４を閉路することによって）個々のコンバータ４を利用して補助システム５、
ｉｉｉ．（制動抵抗器３ｃが結合されている個々のＤＣ／ＤＣコンバータを起動することによって）過剰なエネルギーを散逸させる制動抵抗器３ｃ、
に向かって搬送されている。

動作状態「プラットフォーム＿駐車」（図１９の状態Ｔ３）
更なる動作状態は、車両が、例えば、駅において、停止し、且つ、補助サービス５に電力供給しなければならない、という状況を提供している。このケースにおいては、カテナリ１０４又はその他の外部電源手段が恐らくは存在していない状況下において、補助サービス５に電力供給するために必要とされるエネルギーは、電池パック２１から引き出されている。これを目的として、スイッチＫ４及びＫ５が閉路されている。

以下の表は、上述の動作状態におけるＫ１～Ｋ６の状態を要約している（状態「０」は、開路状態のスイッチ、即ち、導通していないスイッチを示し、状態「１」は、閉路されたスイッチ、即ち、導通しているスイッチを示している。

本発明の更なる実施形態によれば、通常は鉄道車両である、電源システム２０が実装されている車両には、２つの動力車が提供されており、この場合に、それぞれは、個別の牽引ドライブ、個別のエンジン－発電機、個別の補助負荷、及び個別の電池パックを有する。

図１６は、本明細書において言及されているタイプの電源システム４０を示しており、即ち、この場合には、ＤＣバス１が第１動力車４２と第２動力車４４の間において共有されている。また、第１及び第２動力車４２、４４は、カテナリ１０４に結合され得る同一のパンタグラフ２を共有している。

第１動力車４２は、（言及されているように、共有されているパンタグラフ２及びスイッチＫ２の例外を伴って）電源システム２０について上述した要素を含む。第２動力車４４は、図１６においてグラフィカルに示されているように、第１動力車に類似しており、且つ、従って、本明細書においては、更なる説明を省略する。

負荷又は補助サービス５は、それぞれ、第１及び第２動力車４２、４４の補助サービスであることが可能であり、且つ／又は、補助サービスは、第１及び第２動力車４２、４４の外部のもの（例えば、車両全体の空調、ライト、など）であり得る。

鉄道の駅における且つ／又は停車場における車両入れ換え活動の際に、電源システム４０を有する車両は、必要とされる牽引パワーが非常に小さいことから、推進システムとして単一のエンジン－発電機６を使用することにより、非常に限られた速度で運動し且つ両方のエンジン４２、４４の補助負荷５に電力供給している。存在している２つのエンジン－発電機６の間において、もう１つのエンジン－発電機６との比較において少ない使用時間数（例えば、その寿命の開始からの合計時間）を有するエンジン－発電機６を使用するように選択されている（図１７及び／又は図１８）。

図１７からわかるように、第１動力車４２のエンジン－発電機６が使用されている場合には（図１９の状態Ｓ１）、このエンジン－発電機６によって供給される電力は、ＤＣバス１内に供給されており、且つ、第１動力車４２の電気モーター３ｂ及び補助負荷５の両方、第２動力車４４の電気モーター３ｂ及び補助負荷５の両方に電力供給するために使用されている。第２動力車４４のエンジン－発電機６は、ＤＣバス１のみならず、両方の電池パック２１から接続切断されている。

図１８からわかるように、第２動力車４４のエンジン－発電機６が使用されている場合には（図１９の状態Ｓ２）、このエンジン－発電機６によって供給される電力は、ＤＣバス１に供給されており、且つ、第２動力車４４の電気モーター３ｂ及び補助負荷５の両方、第１動力車４２の電気モーター３ｂ及び補助負荷５の両方に電力供給するために使用されている。第１動力車４２のエンジン－発電機６は、ＤＣバス１のみならず、両方の電池パック２１から接続切断されている。

更には、図１７及び図１８の動作状態の両方において、個々のスイッチ及びコンバータを利用して電池パックをＤＣバス１に接続することにより、電池パック２１の１つ又は両方を充電することができる。これは、例えば、制動フェーズにおいて、発生することが可能であり、この場合には、個々の電気モーターは、発電機として動作している（図１９の状態Ｓ３）。本発明の一態様によれば、１つの動作モードから別のものへの遷移は、車両全体の制御／監視システム（例えば、鉄道車両のケースにおいては、ＴＣＭＳ（Ｔｒａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、により、或いは、単一の牽引及びエネルギーストレージチェーンを制御する牽引制御ユニット（ＴＣＵ（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））により、制御されている。このタイプのオンボード型制御システムは、通常、少なくとも１つのコントローラ又はマイクロコントローラ（例えば、マイクロコントローラ３０）が提供された処理システムを含む。

オンボード型制御システムは、以下の動作モードを可能にするように構成されている（本明細書において記述されている内容は、図２のシステム２０及び図１６のシステム４０の両方に適用される）。

パワーモード選択
動作又はパワーモードの選択は、セクションの特性を知り且つ車両の動作状態を評価することにより、実装するべき動作モードを決定する運転者によって制御されている。

パワー制御管理（カテナリを介した牽引モードにおけるもの）
パワー管理アルゴリズムは、（牽引レバーを介して運転者によって要求されている）ターゲット加速度及び抵抗トルクに基づいて、結果的に、（文献において知られている制御アルゴリズムを利用することによって）インバータ３ａを制御し、且つ、ターゲット加速度に到達するために必要な牽引パワーを評価している。

牽引に必要とされている電力は、この文脈においては、カテナリ１０４によって提供されている。また、カテナリ１０４は、ＢＭＳの通知に従って補助システム５によって必要とされている電力及び電池パックの可能な充電電力を供給している。パワー管理アルゴリズムは、定義された電力によって電池を充電するために、文献において知られている制御アルゴリズムによって必要とされている電力吸収を調節することにより、補助サービスコンバータを制御し、且つ、文献において知られている制御アルゴリズムを使用することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御している。ディーゼルエンジン－発電機はオフである。

パワー制御管理（カテナリを有する駐車モードにおけるもの）
車両は、牽引制御がターンオフされるように停止している。補助システム５によって必要とされている電力が定義され、且つ、電池パックの可能な充電電力がＢＭＳの通知に従って追加されたら、必要とされている電力がカテナリ１０４によって供給される。

このケースにおいては、パワー管理アルゴリズムは、電池２１を充電するために、保持サービス５のコンバータ４を制御し、これにより、文献において知られている制御アルゴリズムを利用して必要とされている電力の吸収を調節し、且つ、文献において知られている制御アルゴリズムを使用することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御している。エンジン－発電機６はオフである。

パワー制御管理（エンジン－発電機を介した牽引モードにおけるもの）
パワー管理アルゴリズムは、（牽引レバーを介して運転者によって要求されている）ターゲット加速度及び抵抗トルクに基づいて、結果的に、（文献において知られている制御アルゴリズムを使用することによって）インバータ３ａを制御し、且つ、ターゲット加速度に到達するために必要な牽引パワーを評価している。

牽引に必要とされる電力は、この文脈においては、エンジン－発電機６によって提供されている。これに加えて、エンジン－発電機６は、ＢＭＳの通知に従って、補助システム５によって必要とされている電力及び電池パック２１の任意の充電電力を提供している。この文脈において、パワー管理アルゴリズムは、ＤＣバス１上において必要とされている電力を供給するように、燃焼機関６ａの回転数を調節し且つＡＣ／ＤＣコンバータ７を制御している。また、パワー管理アルゴリズムは、文献において知られている制御アルゴリズムを使用することにより、補助サービスコンバータ４及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御している。

パワー制御管理（エンジン－発電機を有する駐車モードにおけるもの）
この状態においては、車両は、停止しており、且つ、従って、牽引制御はスイッチオフされている。補助システム５によって必要とされているパワーが定義され、且つ、電池パック２１の可能な充電パワーがＢＭＳの通知に従って追加されたら、パワー管理アルゴリズムは、ＤＣバス１上において必要とされている電力を供給するように、燃焼機関６ａの回転数を調節し且つＡＣ／ＤＣ７を制御している。また、パワー管理アルゴリズムは、文献において知られている制御アルゴリズムを使用することにより、補助サービスコンバータ４及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御している。

パワー制御管理（「車両入れ換え」モードにおけるもの）
パワー管理アルゴリズムは、（牽引レバーを介して運転者によって要求されている）ターゲット加速度及び抵抗トルクに基づいて、結果的に、（文献において知られている制御アルゴリズムを使用することによって）インバータ３ａを制御し、且つ、ターゲット加速度に到達するために必要とされている牽引電力を評価している。

パワー管理アルゴリズムは、更に、（言及されているように、相対的に小さな動作時間数に応じて）２つのオンボード状態において利用可能である２つのもののうちの使用するべきいずれかのエンジン－発電機６を判定し、且つ、回転数を調節している。また、始動されたエンジン－発電機６は、ＢＭＳの通知に従って、補助システム５によって必要とされている電力及び電池パック２１の任意の充電電力を生成している。また、パワー管理アルゴリズムは、この文脈においては、ＤＣバス１上において必要とされている電力を供給するように、ＡＣ／ＤＣコンバータ７を制御している。また、パワー管理アルゴリズムは、文献において知られている制御アルゴリズムを使用することにより、補助サービスコンバータ４及びＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御している。

パワー制御管理（「プラットフォーム内の車両」モードにおけるもの）
パワー管理アルゴリズムは、ターゲット加速度及び抵抗トルクに基づいて、結果的に、文献において知られている制御アルゴリズムを使用することによってインバータ３ａを制御し、且つ、前記加速度を保証するために必要とされている牽引電力を評価している。また、補助システム５によって必要とされている電力も定義されている。アルゴリズムは、この文脈においては、エンジン－発電機６をオフ状態において維持し、且つ、電池パック２１に結合されたＤＣ／ＤＣコンバータ２２がドライブ３及び補助サービス５によって必要とされている合計電力を供給することを強制している。アルゴリズムは、電池がドライブ３及び補助サービス５によって必要とされる電力を供給するように、文献において知られている制御アルゴリズムによって必要とされているパワーの吸収を調節することにより、補助サービスコンバータ４を制御し、且つ、文献において知られている制御アルゴリズムを利用することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を制御している。

このモードにおいては、推進システムは、電池によってのみ供給される電力からエンジン／発電機によってのみ供給される電力にスイッチングし、且つ、逆も又真である。また、これを理由して、パワー管理アルゴリズムは、以下のポイント「ａ」及び「ｂ」に従って、２つの異なる電源の間における遷移の責任を担っている。

ａ．電池電力から燃焼機関による電力へ：電池パック２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を介して、電力をＤＣバス１に供給している。遷移手順が開始された際に、エンジン－発電機６の燃焼機関６ａは、ＤＣバス１及びコンバータ７を通じてコンバータ２２によって供給されている発電機６ｂをスターター電気モーターとして使用することにより、始動されている（コンバータ７は、双方向である）。エンジン６ａを始動した後に、ＤＣバス１の電圧は、依然としてコンバータ２２によって確立されている。

好ましくは、燃焼機関６ａは、ＤＣバス１から接続切断された状態において、予め定義された動作限度速度（例えば、１２００ｒｐｍ）に加速されている。

この限度速度に到達したら、エンジン－発電機６は、スイッチＫ１を閉路することにより、ＤＣバス１に結合されている。具体的には、スイッチＫ１の閉路に伴って、電池パック２１から到来する電力は、同一の電力バランスを維持するように（即ち、牽引ドライブ３及び任意の補助サービス５によって生成される同一の電力需要の充足を継続するように）減少されている。エンジン－発電機からの電力供給が起動されている、このフェーズの後に、パワー管理アルゴリズムは、ドライブ３及び補助サービス５との間の電力バランスを維持するように、（例えば、燃焼機関の回転速度を増大させることによって）エンジン－発電機６によって供給されている電力を徐々に増大させ、且つ、電池パック２１によって供給されている電力の低減を維持している。エンジン－発電機６が必要とされている電力全体を供給し得る際には、電池パック２１は、（スイッチＫ５を開路することによって）牽引チェーンから接続切断されている。

ｂ．燃焼機関による電力から電池電力へ：エンジン－発電機６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ７を介して、電力をＤＣバス１に供給している。遷移手順が開始された際に、燃焼機関６ａは、上述の限度速度まで減速されている。パワー管理アルゴリズムは、ドライブ３及び補助サービス５との間の電力バランスを維持しつつ、エンジン－発電機６によって供給される電力を徐々に減少させ、且つ、電池パック２１によって供給されるものを増大させている。電池パック２１が牽引電力の全体を供給し得る際には、限度速度に到達したエンジン－発電機６は、シャットオフすることが可能であり、且つ、（スイッチＫ１を開路することによって）牽引チェーンから接続切断されている。

燃焼機関６ａのシャットオフに関連し、その速度は、限度速度（例えば、１２００ｒｐｍ）から最小速度（例えば、６００ｒｐｍ）に更に低減されている。エンジン－発電機６によってＤＣバス１に供給される電気エネルギーの降下に起因して、ＤＣバス１の電圧は、基本的に、コンバータ７によって設定されている。最小速度に到達したら、燃焼機関エンジン６ａは、シャットオフされ、且つ、スイッチＫ１も、開路されている。

車両１の完全なシャットダウンの際には、電気エネルギーを放出するために且つＤＣバス１の電圧をゼロに低減するために、コンバータ３ｃ（「制動チョッパ」）が使用されている。

パワー制御管理（「ブースト」モードにおけるもの）
パワー管理アルゴリズムは、（牽引レバーを介してドライバによって要求されている）ターゲット加速度及び抵抗トルクに基づいて、結果的に、（文献において知られている制御アルゴリズムを使用することによって）インバータ３ａを制御し、且つ、ターゲット加速度に到達するために必要とされている牽引電力を評価している。また、補助システム５によって必要とされているパワーも定義されている。パワー管理アルゴリズムは、必要とされている電力をＤＣバス１に供給するように、燃焼機関６ａの回転数を調節し且つＡＣ／ＤＣコンバータ７を制御している。ドライブ３及び補助サービス５によって必要とされている電力とエンジン－発電機６によって生成されるものの間の差は、電池パック２１によって提供されている。

換言すれば、エンジン－発電機６は、必要とされているものに匹敵する最大可能電力又は最大供給可能電力を常に供給するように制御されており、且つ、電池パック２１は、エンジン－発電機６のものに追加される更なる電力の部分を提供している。

従って、電池２１が供給しなければならない電力が定義されている。

上述の動作モードのみならず、１つのモードからその他のものへの遷移は、図１９の状態図から明らかである。

具体的には、前記図１９を参照すれば、スイッチオンされた際に、待機状態又は「アイドル」（状態Ｉ）の車両は、エンジン－発電機６による牽引（状態図の左部分における状態Ｄ１）、プラットフォーム（状態Ｔ１）、カテナリを利用した牽引（状態図の右部分における状態Ｃ１）、及び車両入れ換え（状態Ｓ１又はＳ２）の間において牽引構成の１つに配置され得ることに留意されたい。

牽引構成（状態Ｄ１又はＣ１）のそれぞれにおいて、車両は、電池を充電する又はしない状態において、そこで留まることが可能であり（それぞれ、状態Ｄ２及びＣ２）、或いは、対応する制動状態（それぞれ、状態Ｄ３～Ｄ４又はＣ３～Ｃ４）を通過することができる。これらの状態から、車両は、カテナリからの電源を有する（状態Ｐ３～Ｐ４）且つエンジン－発電機からの電源を有する（状態Ｐ１～Ｐ２）の両方である個々の駐車状態に進むことができる。

エンジン－発電機を有する牽引（状態Ｄ１）から、相対的に大きな電力需要のイベントにおいては、車両は、ブーストモード（状態Ｂ）にスイッチングし、且つ、これから、車両は、エンジン－発電機を有する単純な牽引（状態Ｄ１）に戻っている。

また、更には、エンジン－発電機を有する牽引（状態Ｄ１）から又はアイドル状態（状態Ｉ）から、車両は、駅に接近する牽引状態Ｔ１に、且つ、ここから駅における制動状態Ｔ２及びＴ３並びに駅における駐車に、スイッチングしている。

アイドル状態（状態Ｉ）から、車両は、２つの牽引車両入れ換え状態（状態Ｓ１又はＳ２）の１つに、且つ、ここから制動（状態＿Ｓ３）に、スイッチングしている。

図２０は、
－上述の動作及びパワー管理モードを実装するように構成されたマイクロコントローラ３０を含む制御システム１０２と、
－その加速度、一定の速度におけるローリング、及び制動において車両１００の移動を制御するために、牽引インバータ３ａを利用して主電源ライン（ＤＣバス）１に電気的に接続された且つ１つ又は複数の車輪１０３に動作自在に且つ機械的に結合された電気モーター３ｂを含む上述の個々の実施形態による図２の電源システム２０又は図１６の電源システム４０と、
を含む電気車両１００を概略的な形態において示している。

図２から明らかなように、電源システム２０及び４０の一部であるエンジン－発電機６の燃焼機関６ａは、車輪１０３から機械的に接続切断されているのみならず、すべての動作状態下において、電気牽引モーター３ｂから機械的に接続切断され且つ独立している。換言すれば、車輪１０３は、電気牽引モーター３ｂによって排他的に駆動されており、且つ、電気牽引モーター３ｂは、機械的なパワーの任意の可能な統合を伴うことなしに、電気によって排他的に動力供給されており、従って、車両１００は、燃焼機関６ａを装備してはいるものの、純粋に電気的に駆動される車両である。

電気車両１００は、ネットワーク電源Ｖ_ＡＬを供給するように設計された一般的な外部電源ネットワーク（例えば、カテナリ１０４）を利用して電力供給される鉄道車両、トラム、路面電車、又はその他の電気車両を有する群から選択されている。

本明細書において記述及び図示されているものの特性の検討から、本発明による実施形態が取得し得る利点が明らかである。具体的には、本発明は、
（ｉ）制動フェーズにおいて車両のオンボード状態において運動エネルギーを回収し、これを電池内において保存される電気エネルギーに変換し、且つ、適宜且つ必要に応じてこれを再使用することにより、エネルギー効率を増大させることを許容しており、これは、費用及びエコ持続可能性の観点において鉄道事業者用の有利な経済的リターンを伴って、エネルギー消費の抑制を許容しており、
（ｉｉ）主パワーライン上のパワーピーク及び実効電流を抑制しており、或いは、主パワーラインの同一のピークパワーにおいてローリングストックのピーク性能を増大させており、これは、インフラストラクチャにおける投資を伴うことなしに、且つ、特に電源サブステーションの数をアップグレード又は増大させるニーズを伴うことなしに、鉄道車両の集団の性能を増大させる（ライン上の車両の数又は加速度の観点におけるその性能を増大させる）ことを可能にしており、
（ｉｉｉ）電気車両が外部電源を伴うことなしに長いルートにおいて走行することを許容している。これは、車両を更に多様化させ、これにより、これらの車両が、主パワーラインの存在に適合してはいない歴史的且つ建築的価値の都市環境、主パワーラインが存在してはいない保守停車場又はワークショップ、インフラストラクチャにおける保守作業のために電力供給されていない主電源ラインのセクション、トンネルから駅まで車両を取り出すための且つ車両から乗員を十分安全に退避させるための、例えば、主電源ラインにおける停電の場合における緊急事態走行、主パワーラインの凍結したサブセクションを含むルート上において使用されることを許容している。

電池パックは、主パワーライン上において電力の不存在下において車両を移動させるために必要とされている大きなエネルギーを保存するようにサイズ設定されている。前記走行は、低減された速度において実行されていることから、必要とされている放電電力は、限られている。また、その一方で、充電は、電気車両のすべての（一定の速度において走行している）「クルージング」フェーズ及び駐車を活用することにより、相対的に忙しくない時間において実行することが可能であり、これは、例えば、２つの電池によって電力供給されている走行フェーズの間において発生している。

消費の低減に加えて、制動エネルギーの回収を許容し且つローリングストックのピーク性能を増大させていることから、電池ストレージシステムの使用は、既知の形態におけるエネルギー管理システムを有する車両との比較において、エンジン－発電機６の公称パワーのサイズの低減を許容している。

更には、発電機は、燃焼機関のシャフト上に固定されおり、且つ、インバータとしてＡＣ／ＤＣコンバータを使用していることから、通常のディーゼル列車内に存在している燃焼機関のブラシレススターターモーターを除去することができる。この特徴は、エンジン－発電機自体の信頼性の大幅な向上のみならず、補助ブラシレスモーターの過熱に通常はリンクされている頻繁な可能な開始及び停止を得ることを許容している。前記の強力な点は、エンジン－発電機がスイッチオフされ且つ再度スイッチオンされることを必要としているＰＬＡＴＦＯＭ機能の実装を許容している。

最後に、添付の請求項において定義されている本発明の範囲を結果的に逸脱することなしに、本明細書において記述及び図示されている内容に対して変更及び変形が実施され得ることが明らかである。

具体的には、パンタグラフ２は、車両１００が移動中である際にも動作しているエネルギーコレクタを表しており、且つ、オーバーヘッドラインではなく、地上において又は横方向において配置されたトラックからエネルギーを引き出すためのスキッド又は車輪によって定義することが可能であり、且つ／又は、発電機セット又はエンジン－発電機６は、１つ又は複数の燃料電池により、或いは、１つの又は複数の水素燃料電池により、置換することが可能であり、このケースにおいては、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ７は、単方向ＤＣ／ＤＣコンバータによって置換されており、その理由は、電池とは異なる燃料電池は、パワーフローが双方向であり得る装置ではないからである。

米国特許公開公報第２０１６１５２１２９号は、カテナリからの電力供給、電池からの電力供給、及び電気モーター－発電機からの電力供給という３つの可能な種類の電力供給を含む電気駆動装置を有する車両を開示している。電気モーター－発電機と車両の車軸の両方を機械的に駆動する熱機関が提供されている。
米国特許公開公報第２００６００５７３６号は、一次エネルギー源、エネルギー貯蔵システム、及び車両を推進する牽引駆動装置に電力を供給するように接続された外部充電源を含む車両を開示している。エネルギー管理システムは、電力貯蔵パラメータ及び電力伝達パラメータを決定するためのエネルギー管理プロセッサを含む。エネルギー貯蔵システムは、電力貯蔵パラメータに応じて電気エネルギーを選択的に貯蔵し、電力伝達パラメータに応じて電力を選択的に供給する。

Claims (14)

1. 電気牽引車両（１００）であって
   －複数の車輪（１０３）と、
   －駆動トルクを供給するために前記車輪の少なくとも１つに機械的に結合された少なくとも１つの電気モーター（３ｂ）を有する少なくとも１つの電気牽引チェーンと、
   前記電気牽引チェーン（３）のエネルギー管理システム（２０、４０）と、
   を有し、
   前記エネルギー管理システムは、
   ａ）パワーバス（１）、
   ｂ）前記車両の外側に位置する、且つ、使用の際に、前記車両（１００）が移動している際にも、ネットワーク供給電圧（Ｖ_ＡＬ）を前記パワーバス（１）に提供するように設計された、ネットワークパワーライン（１０４）に前記パワーバス（１）を電気的に結合するのに適したネットワークパワーコレクタ（２）、
   ｃ）オンボード状態において配置された、且つ、発電機セット、エンジン－発電機、燃料電池、水素燃料電池の１つを有する、第１エネルギーソース（６）であって、第１供給電圧によって前記パワーバス（１）に電力供給するために前記パワーバス（１）に電気的に結合されるのに適した第１エネルギーソース（６）、
   ｄ）前記パワーバス（１）に電気的に結合されるのに適した、且つ、第２供給電圧によって前記パワーバス（１）に電力供給するように、且つ、前記パワーバス（１）から充電電圧又は電流を受け取るように、構成されたストレージ組立体（２１）を有する、オンボード型エネルギーストレージシステム（２１）、
   ｅ）（１）前記ネットワークパワーコレクタ（２）と前記パワーバス（１）の間において電気的に結合された第２スイッチ（Ｋ２）、
   （２）前記ストレージシステム及び前記パワーバス（１）の間において電気的に結合された第４スイッチ（Ｋ５）、
   を有する複数のスイッチ、及び
   ｆ）前記複数のスイッチに動作自在に結合された管理及び制御ユニット（１０２、３０）、
   を有する、電気牽引車両において、
   －前記第１エネルギーソースは、すべての動作状態において、前記車輪（１０３）から、且つ、前記電気モーター（３ｂ）から、機械的に接続切断されており、
   －前記複数のスイッチは、
   （１）前記第１エネルギーソース（６）と前記パワーバス（１）の間において電気的に結合された第１スイッチ（Ｋ１）、
   （２）前記電気牽引チェーン（３）と前記パワーバス（１）の間において電気的に結合された第３スイッチ（Ｋ３）、
   を有し、
   －前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記車両（１００）の複数の動作状態を実装するように、前記パワーバス（１）との間において前記第１エネルギーソース（６）、前記ネットワークパワーコレクタ（２）、前記電気牽引チェーン（３）、及び前記ストレージシステムを電気的に結合／結合解除するために、前記第１、第２、第３、及び第４スイッチを制御するように構成されていることを特徴とする車両。
2. 前記車両（１００）の前記動作状態は、牽引の第１及び第２動作状態を含み、且つ、
   ａ）前記牽引の第１動作状態においては、前記電気牽引チェーン（３）が前記第２供給電圧と相関する第１中間電圧を通じて電力供給されるように、前記第１エネルギーソース（６）及び前記ネットワークパワーコレクタ（２）は、前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記ストレージシステム及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）に結合されており、且つ、
   ｂ）前記牽引の第２動作状態においては、前記第１エネルギーソース（６）からのパワーの部分及び前記ストレージシステムからの更なるパワーの部分を引き出すことによって前記牽引チェーン（３）に電力供給するように、前記電気牽引チェーン（３）が前記第１及び前記第２供給電圧と相関する第２中間電圧を通じて電力供給されるように、前記ネットワークパワーコレクタ（２）が前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記第１エネルギーソース（６）、前記ストレージシステム、及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）に結合されている請求項１に記載の車両。
3. 前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記車両が閾値前進速度未満で走行している際には、前記牽引の第１動作状態から前記牽引の第２動作状態にスイッチングするように構成されている請求項２に記載の車両。
4. 前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記車両が更なる閾値前進速度超において走行している際には、前記牽引の第２動作状態から前記牽引の第１動作状態にスイッチングするように構成されている請求項２又は３に記載の車両。
5. 前記牽引の第２動作状態においては、前記牽引チェーン（３）が前記第１エネルギーソース（６）によってのみ供給されている更なる牽引の動作状態に到達する時点まで、前記電気牽引チェーン（３）及び任意の可能な補助ユーザーによって要求されている電力の供給を充足するように、前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記ストレージシステムからの前記更なる電力の部分を減少させるように、且つ、前記第１エネルギーソース（６）からの前記電力の部分を同時に増大させるように、構成されている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の車両。
6. 前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記第１電源（６）の前記結合に起因して、前記パワーバス（１）に供給されるパワーの増大について補償するために、前記第１スイッチ（K１）が前記牽引の第１動作状態から前記牽引の２動作状態にスイッチングするために閉路された際に、前記ストレージシステムから前記パワーバス（１）に供給される前記電力を減少させるように構成されている請求項２乃至５のいずれか１項に記載の車両。
7. 前記車両（１００）の前記動作状態は、互いに対する代替肢として充電の第１、第２、及び第３動作状態を含み、且つ、
   －前記充電の第１動作状態においては、前記ストレージ組立体（２１、２２）が前記ネットワーク供給電圧（Ｖ_ＡＬ）と相関する第１充電電圧によって充電されるように、前記第１エネルギーソース（６）は、前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記ネットワークパワーコレクタ（２）、前記ストレージシステム、及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）に結合されており、
   －前記充電の第２動作状態においては、前記ストレージ組立体（２１）が前記第１供給電圧と相関する第２充電電圧によって充電されるように、前記ネットワークパワーコレクタ（２）は、前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記第１エネルギーソース（６）、前記ストレージシステム、及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）に結合されており、且つ、
   －前記充電の第３動作状態においては、前記ストレージ組立体（２１）が発電機として動作している前記牽引チェーン（３）によって生成される回収された電圧と相関する第３充電電圧によって充電されるように、前記ネットワークパワーコレクタ（２）及び前記第１エネルギーソース（６）は、前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記ストレージシステム及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）に結合されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両。
8. 前記車両（１００）の前記動作状態は、互いに対する代替肢として、停止又は駐車された車両のケースにおいては、充電の第１及び第２動作状態を含み、且つ、
   －前記停止又は駐車された車両のケースにおける前記充電の第１動作状態においては、前記ストレージ組立体（２１）が前記ネットワーク供給電圧（Ｖ_ＡＬ）と相関する第３充電電圧を利用して充電されるように、前記第１エネルギーソース（６）及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記ネットワークパワーコレクタ（２）及び前記ストレージシステムは、前記パワーバス（１）に結合されており、
   －前記停車又は駐車された車両のケースにおける前記充電の第２動作状態においては、前記ストレージ組立体（２１）が前記第１供給電圧と相関する第４充電電圧によって充電されるように、前記ネットワークパワーコレクタ（２）及び前記電気牽引チェーン（３）は、前記パワーバス（１）から結合解除されている一方で、前記第１エネルギーソース（６）及び前記ストレージシステムは、前記パワーバス（１）に結合されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車両。
9. 前記車両（１００）が空気汚染放出制限を有する又はノイズ汚染制限を有するトランジットエリアに到達した際に、或いは、前記第１エネルギーソース（６）をスイッチオフすることが望ましい場合に、前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、
   －前記第１エネルギーソース（６）を前記パワーバス（１）から結合解除するために、前記第１エネルギーソース（６）をシャットオフするように且つ前記第１スイッチ（Ｋ１）を開路するように、スイッチオフ信号を送信する、
   －前記車両（１００）が前記トランジットエリア内において留まっている限り、前記牽引の第１動作状態を起動し、且つ、前記牽引の第１動作状態を維持する、
   －前記車両（１００）が前記トランジットエリアを離脱した際に、
   ａ）前記第１エネルギーソース（６）を開始するために、スイッチオン信号を送信する、且つ、
   ｂ）前記第１エネルギーソース（６）を前記パワーバス（１）に結合するために前記第１スイッチ（Ｋ１）を閉路し、或いは、前記ネットワークパワーコレクタ（２）を前記パワーバス（１）に結合するために前記第２スイッチ（Ｋ２）を閉路する、
   ように構成されている請求項２乃至６のいずれか１項に記載の車両。
10. －前記牽引の第１動作状態において、前記牽引チェーン（３）によって受け入れられた前記電圧レベルの関数として前記第２供給電圧を増大又は低減することにより、前記第１中間電圧を生成するように、
    －前記牽引の第２動作状態において、前記牽引チェーン（３）によって受け入れられた前記電圧のレベルの関数として前記第１供給電圧を増大又は低減することにより、前記第２中間電圧を生成するように、
    －前記充電の第１動作状態において、前記ストレージシステムによって受け入れられた前記電圧レベルの関数として前記ネットワーク供給電圧（Ｖ_ＡＬ）を増大又は低減することにより、前記第１充電電圧を生成するように、
    －前記充電の第２動作状態において、前記ストレージシステムによって受け入れられた前記電圧のレベルの関数として前記第１供給電圧を増大又は低減することにより、前記第２充電電圧を生成するように、且つ、
    －前記充電の第３動作状態において、前記ストレージシステムによって受け入れられた前記電圧のレベルの関数として前記回収された電圧を増大又は低減することにより、前記第３充電電圧を生成するように、
    構成された、前記ストレージシステムと前記パワーバス（１）の間において電圧レベル適合インターフェイスを形成するように構成された前記第４スイッチ（Ｋ５）と前記ストレージシステムの間において動作自在に配置された、且つ、逆も又真である、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２２）を更に有する請求項２及び７のいずれか１項に記載の車両。
11. 第５スイッチ（Ｋ４）を利用して前記パワーバス（１）に結合された少なくとも１つの補助電気負荷（５）を更に有し、前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記第５スイッチに動作自在に結合されており、且つ、前記車両（１００）が前記第１供給電圧及び前記ネットワーク供給電圧の不存在下において停止又は駐車された際に、前記第２供給電圧を利用してのみ前記補助負荷（５）に電力供給するために、前記補助負荷（５）及び前記ストレージシステム（２１）を前記パワーバス（１）に電気的に結合するために前記第５スイッチ（Ｋ４）及び前記第４スイッチ（Ｋ５）を同時に制御するように構成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の車両。
12. －オンボード状態で構成された、且つ、第３供給電圧によって前記パワーバス（１）に電力供給するために前記パワーバス（１）に電気的に結合されるのに適した発電機セット、エンジン－発電機、燃料電池、水素燃料電池のうちの１つを有する、第２エネルギーソース（６）と、
    －前記第２エネルギーソースと前記パワーバス（１）の間において結合された第６スイッチと、
    を更に有し、
    前記管理及び制御ユニット（１０２、３０）は、前記第６スイッチに動作自在に結合されており、且つ、前記第１スイッチ（Ｋ１）又は前記第６スイッチが閉路される、或いは、前記第１エネルギーソース又は個々に前記第２エネルギーソースが、最小数の合計動作時間を有するものを選択することにより、起動される、前記車両（１００）の更なる動作状態を実装するように、前記パワーバス（１）との間において前記第２エネルギーソースを電気的に結合／結合解除するために前記第６スイッチを制御するように構成されている請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の車両。
13. 前記牽引チェーン及び前記エネルギー管理システムは、前記車両（１００）の第１動力車の一部分であり、且つ、前記車両は、更なる牽引チェーン及び更なるエネルギー管理システムを有する第２動力車を有し、且つ、前記パワーバスは、前記第１動力車（４２）と前記第２動力車路（４４）の間において共有されている請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の車両。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の車両（１００）における少なくとも１つの電気牽引チェーンのエネルギー管理方法であって、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の前記車両（１００）の複数の動作状態を実装するように、前記パワーバス（１）との間において前記第１エネルギーソース（６）、前記ネットワークパワーコレクタ（２）、前記電気牽引チェーン（３）、及び前記第２エネルギーソース（２１、２２）を電気的に結合／結合解除するために前記第１、第２、第３、及び第４スイッチを選択的に制御するステップを有する方法。

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