JP7421879B2 - 車両推進システム - Google Patents

Description

本明細書に記載される主題の実施形態は、ルートに沿って機関車を推し進めるために機関車に動力を供給することができるシステム等の、機関車推進システムに関する。

いくつかの機関車は、燃料を動力とするエンジンの代わりに、またはそのようなエンジンに加えて、機関車を推進するエネルギーを提供するために、バッテリー等の蓄電動力源を利用し始めている。蓄電動力源は、ディーゼルエンジンおよび他の燃料を動力とするエンジンよりも、より効果的で、信頼性が高く、静かであり、および／またはより少ない排気を生み出す。例えば、いくつかの機関車は、１つ以上の交流（ＡＣ）主電動機に電流を提供する、リチウムイオン電池等の蓄電装置を含み得る。主電動機は、機関車のホイールおよび／または軸を回転させるのに使用される機械的エネルギーに電流を変換する。しかしながら、すべての牽引荷重と機関車の需要電力に動力を供給するために単一のタイプの蓄電装置に依存すると、蓄電装置の効率性および／または稼働寿命を減らす蓄電装置へのストレスがかかる場合もある。

例えば、静止位置からの機関車の移動の開始、加速、上り坂に沿ったドライブ等の、旅程に従った特定の高い需要状況は、クルージング、ブレーキング、および下り坂に沿った移動等の他の状況よりも、蓄電装置に大きな負荷をかけ得る。例えば数千トンを超え得る大きな貨物列車では、そのような高い需要状況等の際中に存在する大きな慣性力は、結果として蓄電装置からかなりの電流を引き出す。そのような高い需要状況等の際中に大きな需要電力を満たすために電流を供給することは、蓄電装置内の電流供給を著しく減らす場合もあり、稼働の効率性を減らし、および再充電までに可能な移動距離を減らす。さらに、蓄電装置にかけられたストレスと、高い需要状況の際中に生成された熱は、蓄電装置および／または関連するコンポーネントを劣化させる場合もあり、交換までのこれらのパーツの稼働寿命を減らす。

少なくとも１つの実施形態では、機関車プラットフォーム、複数の軸とホイール、主電動機、リチウムイオン蓄電装置、補助的な蓄電装置、およびコントローラを含む機関車推進システムが提供される。軸とホイールは、プラットフォームに動作可能に連結される。主電動機はプラットフォームへ取り付けられており、かつ少なくとも１つの軸に動作可能に連結されている。リチウムイオン蓄電装置は、推進回路を介して主電動機に電気的に連結される。リチウムイオン蓄電装置は、走路に沿って機関車を推し進めるために牽引力を提供するために、主電動機に動力を供給するように構成される。補助的な蓄電装置は、補助的な回路を介して主電動機に電気的に連結される。補助的な蓄電装置は、リチウムイオン蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である。コントローラは１つ以上のプロセッサを有し、かつ推進回路と補助的な回路に動作可能に連結される。コントローラは、高い需要期間の際中に主電動機に動力を供給するために、補助的な回路を介して主電動機に電流を供給するよう補助的な蓄電装置に命令するように構成される。高い需要期間の終わりに、コントローラは、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御し、かつ主電動機に動力を供給するために推進回路を介して主電動機に電流を供給するようリチウムイオン蓄電装置に命令するように構成される。補助的な蓄電装置は、リチウムイオン蓄電装置よりも素早く充電と放電を行い、およびリチウムイオン蓄電装置は、補助的な蓄電装置よりも大きなエネルギー蓄積能力を有する。

少なくとも１つの実施形態では、機関車プラットフォーム、複数の軸とホイール、主電動機、推力蓄電装置、補助的な蓄電装置、およびコントローラを含む機関車推進システムが提供される。軸とホイールは、プラットフォームに動作可能に連結される。主電動機はプラットフォームへ取り付けられており、かつ少なくとも１つの軸に動作可能に連結されている。推力蓄電装置は、推進回路を介して主電動機に電気的に連結され、かつ走路に沿って機関車を推し進めるための牽引力を提供するために主電動機に動力を供給するように構成される。補助的な蓄電装置は、補助的な回路を介して主電動機に電気的に連結される。補助的な蓄電装置は、推力蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である。コントローラは、推進回路と補助的な回路に動作可能に連結される。コントローラは、高い需要期間の際中に主電動機に動力を供給するために、補助的な回路を介して主電動機に電流を供給するよう補助的な蓄電装置に命令するように構成される。高い需要期間の終わりに、コントローラは、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御し、かつ主電動機に動力を供給するために推進回路を介して主電動機に電流を供給するよう推力蓄電装置に命令するように構成される。少なくとも１つの実施形態では、補助的な蓄電装置は、推力蓄電装置よりも素早く充電と放電を行い、および推力蓄電装置は、補助的な蓄電装置よりも大きなエネルギー蓄積能力を有する。

本明細書に記載される主題は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の記載を読むことで、よりよく理解されるだろう。
実施形態に係る、ルートに沿って移動する機関車または他の車両システムの概略図を例示する。 実施形態に係る、図１に示される車両システムの１つの推力生成車両の概略図である。 実施形態に係る、移動中に経時的に、推力生成車両の推力蓄電装置（ＰＥＳＤ）と補助的な蓄電装置（ＡＥＳＤ）の各々内での、有効なエネルギー供給を示すグラフである。 実施形態に係る、推力生成車両の移動中に経時的に、推進蓄電装置および補助的な蓄電装置に要求される電気的負荷を示すグラフである。 移動中にルートに沿って推力生成車両に動力を供給するための方法の一実施形態のフローチャートである。

本明細書に記載される創造性のある主題の１つ以上の実施形態は、機関車または他の車両システムの推進に動力を供給するシステムと方法を提供する。機関車は、車両システムの推進に使用するための電流を保存する多数の異なるタイプの蓄電装置を含む。例えば、多数の異なるタイプの蓄電装置の各々から供給された電流は、引張力を生成するために１つ以上の主電動機に動力を供給する。蓄電装置の１つは、機関車または他の車両システムの移動の大部分の間、１つ以上の主電動機に動力を供給するために利用される主要なメインの、または一次的な装置であってもよい。別の蓄電装置は、機関車または他の車両システムの移動の小部分の間に、１つ以上の主電動機に動力を供給するために利用される補助的な、または二次的な装置であってもよい。補助的な蓄電装置は特に、メイン蓄電装置の効率を高め、メイン蓄電装置にかかるストレスを減らし、メイン蓄電装置の稼働寿命を増やし、および／または機関車または他の車両システムが充電と充電の間に可能である移動距離を増やすために、メイン蓄電装置内に保存された電流供給を浪費しないために利用されてもよい。

本明細書に記載されるシステムと方法は、列車、自動車（例えば自動運転の車およびトラック）、不斉地用自動車、船舶等の様々な種類の車両システムを制御するために使用することができる。本明細書に記載されるシステムと方法によって制御される各車両システムは、単一の車両のみ、または多数の車両を含んでもよい。多数の車両を含む車両システムでは、車両は、機械的および／または論理的に共に連結され、ルートに沿って一緒に移動する。

図１は、実施形態に係る、ルート（１０２）に沿って移動する車両システム（１００）の概略図を例示する。車両システム（１００）は、ルート（１０２）に沿って一緒に移動する多数の車両（１０６）（１０８）を含む。車両（１０６）は、ルート（１０２）に沿って車両システム（１００）を推し進めるために推進力を生成することができる、推力生成車両を表す。例示された実施形態における車両システム（１００）は、３つの推力生成車両（１０６Ａ）（１０６Ｂ）（１０６Ｃ）を有し、これらは列車の編成を表し得る。車両（１０８）は、ルート（１０２）に沿って車両システム（１００）を推し進めるために推進力を生成することができない、非推力生成車両を表す。非推力生成車両（１０８）は、貨物および／または乗客を運ぶために使用されてもよい。非推力生成車両（１０８）は、推力生成車両（１０６）によってルート（１０２）に沿って推し進められる鉄道車両、トレーラー、または他の車両ユニットであってもよく、推力生成車両（１０６）は機関車、トラック牽引車等を表し得る。

例示される実施形態では、車両システム（１００）は、多数の機関車（１０６）と、ルート（１０２）を表す線路に沿って機関車（１０６）によって引っ張られる多数の受動的な鉄道車両（１０８）を含む列車である。機関車（１０６）の各々は、１００トンを超える重さであってもよい（例えば２００，０００ｌｂｓ）。３つの機関車（１０６）と３つの鉄道車両（１０８）が、例示される実施形態に示されているが、列車（１００）は異なる数および／または配置の機関車（１０６）と鉄道車両（１０８）を有してもよい。例えば、列車（１００）は、貨物を運ぶ貨物列車であってもよく、および何百もの鉄道車両（１０８）を含んでもよい。列車（１００）は、１，０００トンより多い総合重量または集団重量を有してもよい。代替的な実施形態では、車両システム（１００）は、１つ以上の受動的トレーラー（１０８）を引っ張るトラック牽引車（１０６）を含む牽引トレーラーであってもよい。他の実施形態では、車両システム（１００）は、不斉地用自動車（採掘トラック等）、船舶、自動車等であってもよく、またはこれらを含んでもよい。

車両（１０６）（１０８）は、一連の相互に連結した車両を形成するために、連結器（１１０）等によって互いに機械的に連結される。推力生成車両（１０６Ａ－Ｃ）が互いに直接連結されているのが示されるが、２つ以上の推力生成車両（１０６Ａ－Ｃ）は、代替的な実施形態では車両（１０８）の１つ以上によって互いに分離していてもよい。車両システム（１００）は、自身が移動中にルート（１０２）に沿って移動するにつれて、推力生成車両（１０６）の動作を調整することができる。

代替的な実施形態では、車両（１０６）（１０８）は、互いに機械的に連結されていないが、むしろ隣接車両（１０６）（１０８）間の制御された間隔により互いに一定間隔で配置される。例えば、そのような代替的な実施形態では、車両（１０６）（１０８）は、ルート（１０２）に沿って一緒に移動するために、車両（１０６）（１０８）の速度、方向、および／または間隔を制御する通信ネットワークを介して論理的かつ動作可能に接続されてもよい。

図２は、実施形態に係る、図１に示される車両システム（１００）の推力生成車両（１０６）の１つの概略図である。推力生成車両（１０６）（本明細書では車両（１０６）と呼ばれる）は、図１に関して上記されるように、トラックのレール上を移動するように構成された機関車であってもよい。代替的に、車両（１０６）は、主に道路用のトラックまたは自動車（例えば、公道を移動するために設計されたもの）、不斉地用自動車（例えば、公道の移動のために設計されていない、または公道の移動を許可されていない車両）、船舶等の、機関車とは異なるタイプの車両であってもよい。車両（１０６）は孤立していてもよく、またはルート（１０２）に沿って一緒に移動するために１つ以上の他の車両と機械的または論理的に連結していてもよい（図１に図示）。

車両（１０６）は、ルート（１０２）に沿って車両（１０６）を推し進めるために推進力を生成するための推進システム（２００）を含む。車両（１０６）が機関車である実施形態では、推進システム（２００）は機関車推進システムである。推進システム（２００）は、１つ以上の主電動機（２０２）、推力蓄電装置（２０４）、補助的な蓄電装置（２０６）、コントローラ（２０８）、および様々な関連する回路類と電気装置（例えば変圧器、コンバータ、インバータ等）を含む。推進システム（２００）は、図２に記載され示されるよりも多い、または少ないコンポーネントを含んでもよい。推進システム（２００）は少なくとも部分的に、車両（１０６）に搭載されて配置される。例えば、図２において、推進システム（２００）のすべてのコンポーネントは、車両（１０６）に搭載されて配置されており、例えばコンポーネントは、シャーシまたは他の支持構造物を意味する機関車プラットフォーム（２０１）に取り付けられて支持されていてもよい。代替的な実施形態では、コントローラ（２０８）、推力蓄電装置（２０４）、および／または補助的な蓄電装置（２０６）等の推進システム（２００）の一部は、例示された車両（１０６）以外の車両システム（１００）の異なる車両（図１に図示）に配置されてもよい。

車両（１０６）の推進システム（２００）は、例示される実施形態において２つの主電動機（２０２）を含む。第１の主電動機（２０２Ａ）（図２では「ＴＭ １」として示される）は、車両（１０６）（ホイールと軸（２１１）を有する）の第１のホイールセット（２１０）に連結され、および第２の主電動機（２０２Ｂ）（図２では「ＴＭ ２」として示される）は、車両（１０６）（それぞれのホイールと軸（２１１）をさらに有する）の第２のホイールセット（２１２）に連結される。主電動機（２０２）は、交流（ＡＣ）誘導電動機であってもよい。例えば、主電動機（２０２）は、電気エネルギーを機械的エネルギーに、またはその逆に変換するために固定子に対して回転するそれぞれの回転子を有してもよい。１つ以上の実施形態によれば、主電動機（２０２）は、蓄電装置（２０４）（２０６）から電流を選択的に受け取り、そして車両（１０６）を推し進めるために対応するホイールセット（２１０）（２１２）を回転させるための機械的な牽引力または力（例えばトルク）を生成するために電気エネルギーを利用する。推進システム（２００）は、代替的な実施形態において、たった１つの主電動機（２０２）、または少なくとも３つの主電動機（２０２）を有してもよい。車両（１０６）は、２より多くのホイールセット（２１０）（２１２）を含んでもよい。実施形態例では、車両（１０６）は、合計６つのホイールセット（２１０）（２１２）、およびホイールセット（２１０）（２１２）の少なくとも４つに動作可能に連結された少なくとも４つの主電動機（２０２）を有する。

車両（１０６）を加速するための推進力の提供に加えて、主電動機（２０２）は、回生制動期間中に車両（１０６）を減速させるために制動力を提供するように選択的に制御されてもよい。回生制動期間中に、回転ホイールセット（２１０）（２１２）からの入力機械的エネルギーが、電気エネルギーを生成するために主電動機（２０２）によって利用されるように、主電動機（２０２）は発電機として機能する。回生制動中に生成された電気エネルギーは、車両（１０６）がルートに沿って移動するにつれて、充電のために蓄電装置（２０４）（２０６）の一方または両方に運ばれ得る。

１つ以上の実施形態では、車両（１０６）の推進システム（２００）は内燃機関エンジンを欠いている。例えば、車両（１０６）は、ディーゼルエンジン、または推進用の電力を生成する他の燃料消費型車載エンジンを有さない。車両（１０６）は、車載蓄電装置（２０４）（２０６）内に保存された電流によって、全電力が供給されてもよい。随意に、車両（１０６）は、車両（１０６）がルートに沿って移動するにつれて、カテナリー線路、電化レール、または沿線の装置等の、車両（１０６）に搭載されていないものから電気エネルギーを受け取るように構成されてもよい。他の実施形態では、車両（１０６）は、同様に燃料消費型エンジンを含むハイブリッド車であってもよい。

推力蓄電装置（２０４）（本明細書ではＰＥＳＤ（２０４）とも呼ばれる）は、推進回路（２１４）を介して主電動機（２０２）に電気的に連結される。推進回路（２１４）は、ワイヤー、ケーブル、集積回路等の１つ以上の導電体によって規定された導電性経路である。ＰＥＳＤ（２０４）は、車両（１０６）を推し進めるために牽引力を生成するための主電動機（２０２）に動力を供給するために、推進回路（２１４）を介して主電動機（２０２）に電流を供給するように構成される。例示される実施形態では、推進回路（２１４）は、第１の主電動機（２０２Ａ）に連結された第１の推進回路分岐（２１４Ａ）、および第２の主電動機（２０２Ｂ）に連結された第２の推進回路分岐（２１４Ｂ）に分岐する。第１および第２の主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ）の両方が、推進回路（２１４）を介してＰＥＳＤ（２０４）によって供給された電流を受け取る。

補助的な蓄電装置（２０６）（本明細書ではＡＥＳＤ（２０６）とも呼ばれる）は、補助的な回路（２１６）を介して主電動機（２０２）に電気的に連結される。補助的な回路（２１６）は、推進回路（２１４）に類似の導電性経路である。ＡＥＳＤ（２０６）は、車両（１０６）を推し進めるために牽引力を生成するための主電動機（２０２）に動力を供給するために、補助的な回路（２１６）を介して主電動機（２０２）に電流を供給するように構成される。例示される実施形態では、補助的な回路（２１６）は、第１の主電動機（２０２Ａ）に連結された第１の補助的な回路分岐（２１６Ａ）、および第２の主電動機（２０２Ｂ）に連結された第２の補助的な回路分岐（２１６Ｂ）に分岐する。第１および第２の主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ）の両方が、補助的な回路（２１６）を介してＡＥＳＤ（２０６）によって供給された電流を受け取る。

回路（２１４）（２１６）の各々は、図２では２つのそれぞれの分岐に分岐するが、代替的な実施形態では、各回路（２１４）（２１６）は、２つの分離した別個の導電性経路によって規定される。そのような代替的な実施形態では、推進回路（２１４）の２つの分岐（２１４Ａ）（２１４Ｂ）は、図２に示されるようにＰＥＳＤ（２０４）と主電動機（２０２）との間の中間位置で連結する代わりに、互いに分離したままであり、および別々にＰＥＳＤ（２０４）に連結してもよい。同様に、補助的な回路（２１６）の２つの分岐（２１６Ａ）（２１６Ｂ）は、互いに分離したままであり、および別々にＡＥＳＤ（２０６）へと連結する。

コントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）と補助的な回路（２１６）に動作可能に連結され、および回路（２１４）（２１６）に沿って電流の伝導を選択的に制御するように構成される。例えば、コントローラ（２０８）は、回路（２１４）（２１６）に沿って選択的に閉回路経路を形成するために、および回路（２１４）（２１６）に沿って選択的に開回路経路を形成するために（例えば、閉回路経路を切断する）、制御信号を生成して回路（２１４）（２１６）へと伝達してもよい。所与の回路（２１４）（２１６）に沿った閉回路経路の形成は、その回路（２１４）（２１６）を通る電流の伝導を確立し、および開回路経路の形成は、回路（２１４）（２１６）を通る電流の伝導を遮断または妨害する。コントローラ（２０８）は、回路（２１４）（２１６）上で統合された切替装置（２２０）に動作可能に連結されてもよい。切替装置（２２０）は、回路（２１４）（２１６）に沿って、比較的高い電流と電圧に抵抗するように構成される接触器（例えば電気リレー）であってもよい。切替装置（２２０）は、対応する回路（２１４）（２１６）に沿った導電性回路経路を開き（例えば切断する）、かつ閉じる（例えば連結する）ために制御可能である。切替装置（２２０）は、本明細書では接触器（２２０）と呼ばれるが、他の実施形態において推進システム（２００）が、電気的切断等の他のタイプの切替装置（２２０）を含み得ることが認識される。

コントローラ（２０８）は、例示される実施形態において導電性ワイヤ（２２２）を介して接触器（２２０）に動作可能に連結されるが、代替的な実施形態では接触器（２２０）にワイヤレスで連結され得る。接触器（２２０）は、コントローラ（２０８）から受け取った制御信号の電気エネルギーを、伝導を確立するために接触器（２２０）内の接触を係合させ、および伝導を遮断するために係合を解く、機械的エネルギーに変換するソレノイドを有し得る。コントローラ（２０８）は、それぞれ閉（例えば伝導）状態と開（例えば非伝導）状態との間で接触器（２２０）の各々を個別に制御するために接触器（２２０）に制御信号を伝達するように構成される。コントローラ（２０８）は、主電動機（２０２）へ行き来する電流の流れを調整し制御するため、コントローラ（２０８）は車両（１０６）にエネルギー管理サービスを提供し得る。

例示される実施形態では、２つの回路（２１４）（２１６）の各々は、コントローラ（２０８）によって個別に制御される、異なるそれぞれの接触器（２２０）を有する。例えば、コントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）に沿った電流の伝導を遮断するために開状態で推進回路（２１４）の接触器（２２０）を保持しながら、補助的な回路（２１６）に沿って電流の伝導を確立するために制御信号の通信を介して補助的な回路（２１６）の接触器（２２０）を閉じることができる。補助的な回路（２１６）上の接触器（２２０）を閉じることで、ＡＥＳＤ（２０６）から主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ）の両方へと電流を向け、および接触器（２２０）を開くことで、主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ）の両方への電流の伝導を止めるように、接触器（２２０）は例示される実施形態において、回路（２１４）（２１６）の共有部分に沿って配置される。随意に、接触器（２２０）は、制御信号の受信に応答して開状態と閉状態とを切り替えるように構成されてもよく、または接触器（２２０）は、制御信号が受信されないことに応答して状態を切り替えてもよい。推進システム（２００）は、代替的な実施形態において、２より多くの、または２未満の接触器（２２０）を有してもよい。例えば、推進システム（２００）は４つの接触器を有してもよく、および各接触器は、主電動機（２０２）の各々への電流供給の個別制御を可能にする、分岐（２１４Ａ）（２１４Ｂ）（２１６Ａ）（２１６Ｂ）の異なる１つに沿って配置される。

コントローラ（２０８）は、１つ以上のプロセッサ（２１８）、および／または触知可能な非一時的コンピュータ可読記憶媒体またはメモリに保存された命令に基づいて動作を行なう他の論理型デバイスを含み、またはこれらを代表する。コントローラ（２０８）は付加的または代替的に、デバイスのハード・ワイヤード・ロジックに基づいて動作を行なう１つ以上のハードワイヤードデバイスを含んでもよい。コントローラ（２０８）は、ソフトウェアまたはハードワイヤード命令に基づいて作動するハードウェア、動作を行うようにハードウェアに命令するソフトウェア、またはそれらの組み合わせを代表する。コントローラ（２０８）（例えば、その１つ以上のプロセッサ（２１８））によって行なわれる動作は、図３～５に関してより詳細に記載される。

１つ以上の実施形態では、補助的な蓄電装置（ＰＥＳＤ）（２０４）は、補助的な蓄電装置（ＡＥＳＤ）（２０６）とは異なるタイプの蓄電装置である。２つの蓄電装置（２０４）（２０６）は異なる化学作用を有する場合もあり、そうすると装置（２０４）（２０６）は、異なるメカニズムと物質を使用して電荷を保存する。蓄電装置（２０４）（２０６）は、異なる特性と特徴を有するように選択されてもよく、および装置（２０４）（２０６）の異なる固有の特性と特徴に基づいて異なる状況と環境において主電動機（２０２）に動力を供給するためにコントローラ（２０８）によって利用されてもよい。少なくとも１つの実施形態では、ＡＥＳＤ（２０６）は、ＰＥＳＤ（２０４）よりも素早く（例えばより少ない経過時間で）充電と放電を行う。ＰＥＳＤ（２０４）は、ＡＥＳＤ（２０６）よりも大きなエネルギー蓄積能力を有し得る。例えば、ＰＥＳＤ（２０４）は、ＡＥＳＤ（２０６）よりも多くの量の電荷（例えば電流）を保存し得る場合もある。その結果、ＰＥＳＤ（２０４）は、１回の充電中にＡＥＳＤ（２０６）によって主電動機（２０２）に供給することができる電力よりも、１回の充電中に主電動機（２０２）により多くの電力を供給することができる場合もある。

上記および本明細書のいずれかの記載に基づいて理解されるに違いないように、異なる「タイプ」は、異なる化学作用（デバイスがどのように電気化学的にエネルギーを保存するか）、異なる記憶容量、および／または異なる充電／放電特性の１つ以上を有する蓄電装置を指す。一実施形態では、異なるタイプの蓄電装置は、異なる化学作用、異なる性能、および異なる充電／放電特性を有する。

デバイス（２０４）（２０６）の異なる特性と特徴ゆえに、コントローラ（２０８）は、車両（１０６）の移動の大部分の間、主電動機（２０２）に動力を供給するメインまたは一次エネルギー資源としてＰＥＳＤ（２０４）を利用するように構成されてもよい。コントローラ（２０８）は、車両（１０６）の移動の小部分の間、主電動機（２０２）に動力を供給するために補助的または追加のエネルギー源としてＡＥＳＤ（２０６）を利用してもよい。例えば、コントローラ（２０８）は、ＰＥＳＤ（２０４）内でエネルギー供給を蓄えるためにそのような高い需要期間中にＡＥＳＤ（２０６）を利用し、およびそのような高い需要期間中にＰＥＳＤ（２０４）に対するストレスを回避してもよい。高い需要期間は、鉄道駅構内または停車場のまわりで機関車を短距離移動させるために、または収入サービス（ｒｅｖｅｎｕｅ ｓｅｒｖｉｃｅ）用の主電動機（２０２）に動力を供給するためにＰＥＳＤ（２０４）を係合させて利用する前に推進力を生成するために、停止位置から機関車を始動することを含んでもよい。１つ以上の実施形態では、コントローラ（２０８）は蓄電装置（２０４）（２０６）をひとつずつ連続的に利用し、そうすると主電動機（２０２）は、共通の期間中に蓄電装置（２０４）（２０６）の両方から電流を受け取らない。

例示される実施形態において、ＰＥＳＤ（２０４）とＡＥＳＤ（２０６）は、同じ主電動機（２０２）（例えば第１および第２の主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ））に動作可能に連結される。代替的に、ＰＥＳＤ（２０４）とＡＥＳＤ（２０６）は、同じ主電動機（２０２）のすべてに動作可能に連結されなくてもよい。例えば、ＰＥＳＤ（２０４）は、図２に示されるように、推進回路（２１４）を介して第１および第２の主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ）に連結されてもよく、およびＡＥＳＤ（２０６）は、補助的な回路（２１６）を介して第２の主電動機（２０２Ｂ）と第３の主電動機（図示せず）に連結されてもよい。したがって第１の主電動機（２０２Ａ）はＰＥＳＤ（２０４）専用であり、および第３の主電動機はＡＥＳＤ（２０６）専用であってもよい。従って高い需要期間中に、ＡＥＳＤ（２０６）は、車両（１０６）を推し進めるために第２の主電動機（２０２Ｂ）と第３の主電動機に電流を供給するように命令され、他方で第１の主電動機（２０２Ａ）は利用されない。高い需要期間外では、ＰＥＳＤ（２０４）は、車両（１０６）を推し進めるために第１および第２の主電動機（２０２Ａ）（２０２Ｂ）に電流を供給するように命令されてもよいが、第３の主電動機は利用されない。

一実施形態では、ＰＥＳＤ（２０４）は１つ以上のバッテリセルを含む。ＰＥＳＤ（２０４）は、バッテリパックに、共に連結された多数のバッテリセルを有してもよい。バッテリセルはリチウムを含んでもよい。例えば、バッテリセルは、リチウムイオンバッテリセル、リチウム金属バッテリセル等であってもよい。一実施形態では、ＡＥＳＤ（２０６）は１つ以上のコンデンサを含む。例えば、ＡＥＳＤ（２０６）は、多数のウルトラキャパシタ（またはスーパーキャパシタ）によって規定され得る。ウルトラキャパシタは、静電二重層コンデンサ、ハイブリッドコンデンサ、擬似コンデンサ等を含んでもよく、または代表してもよい。随意に、ＡＥＳＤ（２０６）は、ウルトラキャパシタに加えて、電極間の堅い誘電体層を特色とする従来の電解コンデンサを含んでもよい。ＰＥＳＤ（２０４）および／またはＡＥＳＤ（２０６）は、代替的な実施形態では、異なる構造と化学的性質を有している場合もある。

随意に、車両（１０６）は、コントローラ（２０８）と動作可能に連結している１つ以上のセンサー（２２４）を含む。１つ以上のセンサー（２２４）は、推進システム（２００）の様々なコンポーネントの動作をモニタリングし、および対応するコンポーネントの動作パラメーターを表すデータを取得するように構成される。例えば、１つ以上のセンサー（２２４）は、蓄電装置（２０４）（２０６）の温度を測定する温度センサー、蓄電装置（２０４）（２０６）内に保存された、または回路（２１４）（２１６）に沿って供給された電流を測定する電気センサー等を含んでもよく、または代表してもよい。

車両（１０６）は随意に、コントローラ（２０８）に動作可能に連結された入出力デバイス（２２６）（本明細書ではＩ／Ｏデバイス（２２６）と呼ばれる）をさらに含む。Ｉ／Ｏデバイス（２２６）の入力コンポーネントは、キーボード、ペダル、ボタン、レバー、マイクロホン、タッチスクリーン等を含んでもよく、および出力コンポーネントは、スピーカー、ディスプレイスクリーン、ライト等を含んでもよい。Ｉ／Ｏデバイス（２２６）は、推進システム（２００）に制御命令を入力するために、および／または推進システム（２００）の動作をモニタリングするために、オペレーターによって使用されてもよい。例えば、オペレーターは、移動中の特定の時点で、主電動機（２０２）用の電流源としてＰＥＳＤ（２０４）かＡＥＳＤ（２０６）かを選択するために、Ｉ／Ｏデバイス（２２６）を利用してもよい。

車両（１０６）は随意に、移動中に、車両（１０６）が移動するに伴って車両（１０６）の位置を判定する位置判定装置（２２８）を含む。位置判定装置（２２８）は、車両（１０６）の位置を表す位置データ（例えば座標）を取得する全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバであってもよい。コントローラ（２０８）は、１つ以上の有線または無線接続を介して、位置判定装置（２２８）に通信可能に接続される。コントローラ（２０８）（例えばそのプロセッサ）は、移動中の様々な時点で、車両（１０６）の位置を判定するために位置データを分析するように構成されてもよい。コントローラ（２０８）は、ルートに沿った車両（１０６）の前進のレベル、および／または、目的地あるいは予定された停止位置等の、対象の１つ以上の位置への車両（１０６）の接近度を判定するために、車両（１０６）の位置データを地図または移動スケジュールと比較してもよい。

車両システム（１００）が多数の推力生成車両（１０６）を含む実施形態（例えば図２に示される実施形態）では、推力生成車両（１０６）の各々は、図２に示されるコンポーネントをすべて含む、それぞれの推進システム（２００）を有し得る。代替的に、多数の推力生成車両（１０６）の１つのみがコントローラ（２０８）を含み、およびそのコントローラ（２０８）は、それらの車両（１０６）上の推進システムを制御するために他の推力生成車両（１０６）に制御信号を伝える。

図３は、一実施形態に係る、移動中の経時的な、車両（１０６）（図２）の推力蓄電装置（ＰＥＳＤ）（２０４）（図２に図示）および補助的な蓄電装置（ＡＥＳＤ）（２０６）（図２）の各々内の有効エネルギー供給を示すグラフ（３００）である。グラフ（３００）の縦軸（３０２）は、有効エネルギーの供給を表す。グラフ（３００）の横軸（３０３）は時間を表す。グラフ（３００）は、ＰＥＳＤ（２０４）内に保存されたエネルギー供給を浪費しないために、かつＰＥＳＤ（２０４）に対するストレスと熱関連の効果を減らすことによってＰＥＳＤ（２０４）の稼働寿命を延ばすために、主電動機（２０２）（図２）に動力を供給するためにコントローラ（２０８）（図２に図示）がどのように蓄電装置（２０４）（２０６）各々からの電流の供給を制御し得るかを例示するために提供される。プロット線（３０４）は、経時的なＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給を表し、およびプロット線（３０６）は、経時的なＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給を表す。

グラフ（３００）では、蓄電装置（２０４）（２０６）の有効エネルギー供給（３０４）（３０６）は共に、時間ｔ０において満タンレベル（３０８）を有するものとして示され、したがって蓄電装置（２０４）（２０６）は完全に充電されている。ＰＥＳＤ（２０４）はＡＥＳＤ（２０６）よりも多くの電気エネルギーを保存し、それによって満タンレベル（３０８）のＰＥＳＤ（２０４）は満タンレベル（３０８）のＡＥＳＤ（２０６）よりも有意に多くの電気エネルギーを有し得ることが認識される。有効エネルギー供給軸（３０２）は質的尺度であり、および満タンレベル（３０８）から枯渇レベル（３１０）へと延びる。枯渇レベル（３１０）は、主電動機（２０２）等の負荷に動力を供給するためのそれぞれの蓄電装置（２０４）（２０６）から、追加の電流が利用可能ではないことを表す場合もある。枯渇レベル（３１０）では、蓄電装置（２０４）（２０６）は電流を保持せず、または代替的に、依然としていくらかの電流を保持することもあるが、負荷に動力を供給するのに利用可能な電流を保持しないこともある。

車両（１０６）は、時間ｔ０では静止している。ｔ０からｔ１までの時間は、車両（１０６）が静止位置から動き始める初期移動期間を表す。上記のように、車両（１０６）は重く、１００トンを超える重さである場合もあり、および追加の受動的な車両（１０８）（図１に図示）を引っ張るために利用される場合もある。重い重量ゆえに、かなりの力（例えばトルク）が、慣性に打ち勝つために、かつ車両（１０６）の移動を開始して指定の速度に加速させるために必要とされる。蓄電装置（２０４）（２０６）の要求する電気的負荷（例えば電力）は、指定の閾値を上回る（かつ他の期間中のより低い需要よりも大きい）ため、初期移動期間は高い需要期間（３１２）と呼ばれる。

図４は、一実施形態に係る、車両１０６（図２）の移動中に経時的に蓄電装置（２０４）（２０６）（図２に図示）の要求する電気的負荷を示すグラフ（４００）である。縦軸（４０２）は電気的負荷を表し、および横軸（４０３）は時間を表す。プロット線（４０４）は、移動中の異なる時点の電気的負荷を表す。車両（１０６）は、図３と同様に、時間ｔ０において静止位置から動き始める。時間ｔ０での電気的負荷（４０４）は、指定の閾値（４０６）を上回る。負荷（４０４）は、高い需要期間（３１２）を表すｔ０からｔ１までの閾値（４０６）を上回る。

指定の閾値（４０６）は、車両（１０６）のタイプとＰＥＳＤ（２０４）のタイプに基づいて判定されてもよい。例えば、閾値（４０６）を上回るＰＥＳＤ（２０４）への電気的負荷が、ＰＥＳＤ（２０４）に持続不可能なレベルの緊張とストレスをかけ得るように、指定の閾値（４０６）は選択され得る。例えば、ＰＥＳＤ（２０４）は閾値（４０６）を超える負荷の電力需要を満たすことができるであろうが、負荷は、ＰＥＳＤ（２０４）に保存されたかなりの量の電流を消費する場合もあり、それによってＰＥＳＤ（２０４）内の有効エネルギー供給を減らし、かつＰＥＳＤ（２０４）を充電（例えば再充電）するために外部電源が必要となる前に車両（１０６）が移動することのできる有効な距離を短縮する。さらに、緊張とストレスは、ＰＥＳＤ（２０４）にかなりの熱を生成させ、かつＰＥＳＤ（２０４）を劣化させ得る。したがって、静止位置からの車両（１０６）の移動を開始するために主電動機（２０２）に動力を供給するための電流を供給するために、ＰＥＳＤ（２０４）に繰り返し依存することは、経時的にＰＥＳＤ（２０４）を劣化させる場合もあり、ＰＥＳＤ（２０４）の有効性、ＰＥＳＤ（２０４）の性能、および／またはＰＥＳＤ（２０４）の稼働寿命を減らす。

指定の閾値（４０６）は、閾値（４０６）を上回らないＰＥＳＤ（２０４）に適用された電気的負荷が、ＰＥＳＤ（２０４）により持続可能なレベルのストレスと緊張をかけ得るように選択されてもよい。例えば、閾値（４０６）以下の負荷は、ＰＥＳＤ（２０４）に高い負荷ほどの熱を生成させず、およびＰＥＳＤ（２０４）を高い負荷ほど劣化させないかもしれず、これによりＰＥＳＤ（２０４）は、高い負荷にさらされた時よりも、より効率的に、かつより大きな稼働寿命で動作することができる。

ここで図２と３を再度参照すると、車両（１０６）のコントローラ（２０８）は、高い需要期間（３１２）中に、主電動機（２０２）に動力を供給するために、主電動機（２０２）に電流を供給するためにＡＥＳＤ（２０６）を利用するように構成される。例えば、時間ｔ０からｔ１の間の高い需要期間（３１２）中に、コントローラ（２０８）は、補助的な回路（２１６）に沿ってＡＥＳＤ（２０６）から主電動機（２０２）までの電流の伝導を確立する。コントローラ（２０８）は、補助的な回路（２１６）上の接触器（２２０）に閉じた伝導状態を取らせる制御信号の通信により、導電性経路を確立してもよい。

１つ以上の実施形態では、コントローラ（２０８）は、ＰＥＳＤ（２０４）内に有効エネルギーの供給を保存し、かつ高い負荷を満たすためにＰＥＳＤ（２０４）にかけられるストレスと緊張（および熱）を回避するために、高い需要期間（３１２）中に推進回路（２１４）に沿ってＰＥＳＤ（２０４）から主電動機（２０２）までの電流の伝導を遮断する。コントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）上の接触器（２２０）に開いた非伝導状態を取らせる制御信号の通信により、伝導を遮断してもよく、これは推進回路（２１４）に沿った導電性経路を切断する。

図３に示されるように、静止位置からの車両（１０６）の最初の移動中に生じる高い需要期間（３１２）中に、主電動機（２０２）に動力を供給するためにＡＥＳＤ（２０６）が利用されるため、ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）は減少する。ＰＥＳＤ（２０４）が主電動機（２０２）に電流を供給しないので、ＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給（３０４）は、最初の高い需要期間（３１２）の間、満タンレベル（３０８）で一定のままである。例示される実施形態において、ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）は、時間ｔ０での満タンレベル（３０８）から時間ｔ１での枯渇レベル（３１０）へと落ちる。

例示される実施形態では、最初の高い需要期間（３１２）は時間ｔ０において終了する。高い需要期間（３１２）の終わり（３１４）に、コントローラ（２０８）は、ＡＥＳＤ（２０６）からの電流の伝導を中止するために補助的な回路（２１６）を制御し、かつ主電動機（２０２）に動力を供給するために推進回路（２１４）を介して主電動機（２０２）に電流を供給するようＰＥＳＤ（２０４）に命令するように構成される。例えば、コントローラ（２０８）は、補助的な回路（２１６）上の接触器（２２０）に、ＡＥＳＤ（２０６）と主電動機（２０２）との間の導電性経路を切断するために開いた伝導状態を取らせる１つ以上の制御信号を通信してもよい。コントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）上の接触器（２２０）に、ＰＥＳＤ（２０４）と主電動機（２０２）との間の導電性経路を確立するために閉じた伝導状態を取らせる１つ以上の制御信号を通信してもよい。したがって、高い需要期間（３１２）の終了後に、ＰＥＳＤ（２０４）は、主電動機（２０２）に動力を供給するために、係合され、かつ電流供給のために利用され、他方でＡＥＳＤ（２０６）は、主電動機（２０２）から分離される。

一実施形態では、コントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）に沿って電流の伝導を確立する前に、補助的な回路（２１６）に沿った電流の伝導を遮断するように構成される。したがって蓄電装置（２０４）（２０６）は、主電動機（２０２）に動力を供給するために１つずつ利用される。コントローラ（２０８）は、共通の期間中に、補助的な回路（２１６）と推進回路（２１４）を介して電流の伝導を防ぐように構成されてもよい。補助的な回路（２１６）の接触器（２２０）を開くと、コントローラ（２０８）は直ちに推進回路（２１４）の接触器（２２０）を閉じてもよく、または推進回路（２１４）の接触器（２２０）を閉じる前に指定の量の期間（例えば１０ｍｓ、１ｓ等）待ってもよい。

高い需要期間（３１２）の終わり（３１４）は、１つ以上の特定の事象の発生によって自動的に引き起こされ得る。一実施形態では、高い需要期間（３１２）は、ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）が指定のレベルに達したのに応じて終了する。例えば、例示される実施形態では、終わり（３１４）は、有効エネルギー供給（３０６）がＡＥＳＤ（２０６）内に保存された有効エネルギー全体が使い尽くされたことを示す枯渇レベル（３１０）レベルに達するのと同時である。ＡＥＳＤ（２０６）が枯渇し、もはやモーター（２０２）に動力を供給することができなくなるまで（この時点で、コントローラ（２０８）は主電動機（２０２）に電力を提供するためにＰＥＳＤ（２０４）へと切り替える）、コントローラ（２０８）は主電動機（２０２）に動力を供給するためにＡＥＳＤ（２０６）に頼ってもよい。他の例では、ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）が枯渇レベル（３１０）よりも大きい指定された０でない有効エネルギー供給レベルに達したのに応じて、終わり（３１４）になってもよい。例えば、指定された０でないレベルは、ＡＥＳＤ（２０６）の全容量の１０％、１５％、２０％等であってもよい。車両（１０６）の１つ以上のセンサー（２２４）（図２に図示）は、経時的にＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）をモニタリングするように構成されてもよく、そうするとコントローラ（２０８）は、１つ以上のセンサー（２２４）から受け取ったデータに基づいて、ＡＥＳＤ（２０６）がいつ枯渇し、または指定された０でないレベルになったかを判定する。

他の実施形態では、高い需要期間（３１２）の終わり（３１４）は、高い需要期間（３１２）の開始からの経過時間に基づいて判定されてもよい。例えば、時間ｔ０の後、コントローラ（２０８）は、ｔ１において補助的な回路（２１６）に沿った電流の電導を遮断し、その後に推進回路（２１４）に沿った電流の伝導を確立する前に、１分、２分、３分等の指定の時間、待ってもよい。さらに他の実施形態では、高い需要期間（３１２）の終わり（３１４）は、車両（１０６）の運動特性に基づいて判定されてもよい。例えば、車両（１０６）の指定速度が達成され、または車両（１０６）が指定距離を移動するまで（この時点で、コントローラ（２０８）は、時間ｔ１において補助的な回路（２１６）に沿って電流の伝導を遮断する）、コントローラ（２０８）はＡＥＳＤ（２０６）に主電動機（２０２）への電流を供給させてもよい。センサー（２２４）（例えばスピードセンサー）の１つは、車両（１０６）の速度をモニタリングするために利用されてもよく、および位置判定装置（２２８）は、車両（１０６）が移動した距離をモニタリングするために利用されてもよい。

さらに他の実施形態では、高い需要期間（３１２）の終わり（３１４）は、電気的負荷に基づいて判定されてもよい。例えば、図４に関連して、終わり（３１４）は、電気的負荷（４０４）が指定の閾値（４０６）以下に下がると生じ得る。

時間ｔ１からｔ２の間、ＰＥＳＤ（２０４）は、主電動機（２０２）に動力を供給するために推進回路（２１４）に沿って電流を供給する。ＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給（３０４）はこの期間に減少し、そうすると時間ｔ２での供給（３０４）は完全なレベル（３０８）よりも小さい。上記のように、ＰＥＳＤ（２０４）は、ＡＥＳＤ（２０６）よりも大きなエネルギー蓄積能力、およびより遅い放電速度を有し得る。したがって、ｔ１からｔ２の間のＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給（３０４）は、高い需要期間（３１２）中に、ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）よりも徐々に減少する。補助的な回路（２１６）の接触器（２２０）が開いた非伝導状態であるので、ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）は、時間ｔ１からｔ２の間、一定のままである。

時間ｔ２から時間ｔ４までの期間は、回生制動期間（３１６）を表す。回生制動期間（３１６）の間、車両（１０６）は惰走している場合もあり、そうすると推進システム（２００）は牽引力を生成していない。例えば、車両（１０６）は、下り坂を移動している、ブレーキをかけている等であり得る。主電動機（２０２）は、回生制動期間（３１６）中に、蓄電装置（２０４）（２０６）の一方または両方を充電するために発生器として利用される。一実施形態では、コントローラ（２０８）は、ＡＥＳＤ（２０６）がＰＥＳＤ（２０４）に先立って充電されるように、蓄電装置（２０４）（２０６）の両方を順に１つずつ充電するように構成される。ＡＥＳＤ（２０６）は、ＰＥＳＤ（２０４）よりも速く充電されてもよく、したがって、回生制動期間（３１６）中にＡＥＳＤ（２０６）を完全に充電するように試みるために、ＡＥＳＤ（２０６）がまず充電される。

時間ｔ２において、主電動機（２０２）は、ホイールセット（２１０）（２１２）の回転に基づいて電流を生成するために、発電機構成へと切り替えられる。時間ｔ２において、コントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）に沿った電流の伝導を遮断するために、推進回路（２１４）上の接触器（２２０）を開く。その結果、ＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給（３０４）は、時間ｔ２からｔ３まで一定のままである。推進回路（２１４）の接触器（２２０）を開いた後に、主電動機（２０２）からＡＥＳＤ（２０６）への電流の伝導を確立してＡＥＳＤ（２０６）を充電するために、コントローラ（２０８）は、時間ｔ２において補助的な回路（２１６）上の接触器（２２０）を閉じる。時間ｔ２から時間ｔ３までに、ＡＥＳＤ（２０６）は満タンレベル（３０８）へと充電する。ＡＥＳＤ（２０６）が時間ｔ３において満タンレベル（３０８）に達した後、コントローラ（２０８）は補助的な回路（２１６）に沿った電流の伝導を遮断し（例えば、その接触器（２２０）を開くことによる）、そして次に、ＰＥＳＤ（２０４）の充電を開始するために、推進回路（２１４）に沿った電流の伝導を確立する（例えば、その接触器（２２０）を閉じることによる）。ＰＥＳＤ（２０４）が時間ｔ３からｔ４の間に充電を行う間、ＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給（３０４）は増加し、他方でＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）は一定のままである。ＰＥＳＤ（２０４）は、時間ｔ３からｔ４の間の有効エネルギー供給（３０４）よりも、時間ｔ２からｔ３の間の有効エネルギー供給（３０６）の傾斜がより大きいことによって示されるように、ＡＥＳＤ（２０６）よりも徐々に充電する。

主電動機（２０２）が、ルートに沿って車両（１０６）を推し進めるための牽引力を提供するために再度利用されると、回生制動期間（３１６）は時間ｔ４で終了する。ＰＥＳＤ（２０４）は、回生制動期間（３１６）の終了前に、全容量まで充電することはできないだろう。時間ｔ４からｔ５の間、ＰＥＳＤ（２０４）は推進回路（２１４）を介して主電動機（２０２）へ電流を供給する。時間ｔ５は、他の高い需要期間（３１２）の開始を示す。車両（１０６）の移動を開始するための先の高い需要期間（３１２）と同様に、時間ｔ５においてコントローラ（２０８）は、推進回路（２１４）上の接触器（２２０）を開いた非伝導状態に切り替え、および補助的な回路（２１６）上の接触器（２２０）を閉じた伝導状態に切り替えて、補助的な回路（２１６）を介してＡＥＳＤ（２０６）から主電動機（２０２）へと電流を供給する（他方で、推進回路（２１４）を介した電流の伝導を防ぐ）。ＡＥＳＤ（２０６）の有効エネルギー供給（３０６）は、高い需要期間（３１２）中に減少し、他方でＰＥＳＤ（２０４）の有効エネルギー供給（３０４）は一定のままである。

時間ｔ５での高い需要期間（３１２）の開始（３１８）は、１つ以上の特定の事象の発生によって自動的に引き起こされ得る。一実施形態では、高い需要期間（３１２）は、指定の閾値を上回る蓄電装置（２０４）（２０６）上のモニタリングされた電気的負荷に応じて開始される。例えば、図４に関連して、電気的負荷（４０４）は、時間ｔ２において指定の閾値（４０６）を上回り、これは図３に示されるグラフ（３００）の時間ｔ５に対応し得る。他の実施形態で、高い需要期間（３１２）の開始（３１８）は、指定の配向角度を有する、または上回るルートの傾斜勾配に応じて生じ得る。さらに他の実施形態では、高い需要期間（３１２）は、指定のスロットル設定に応じて開始され得る。例えば、コントローラ（２０８）は、車両（１０６）が一定角度の傾斜勾配に沿って移動していることの検出、および／または特定のスロットル設定または選択された加速の検出に応じて、主電動機（２０２）へ電流を供給するためにＡＥＳＤ（２０６）へと自動的に切り替わってもよい。高い需要期間（３１２）はまた、Ｉ／Ｏデバイス（２２６）を使用して、オペレーターによって手動で開始されてもよい。

実施形態では、ＰＥＳＤ（２０４）は、移動の大部分の際中に主電動機（２０２）に動力を供給するメインまたは一次エネルギー資源として利用される。ＰＥＳＤ（２０４）がモーター（２０２）に電流を供給する集合的な期間（例えば、ｔ１からｔ２、ｔ４からｔ５、およびｔ６～）は、ＡＥＳＤ（２０６）がモーター（２０２）に電流を供給する集合的な期間（例えばｔ０からｔ１、およびｔ５からｔ６）よりも大きい場合もある。高い需要期間（３１２）の集合的な時間量は、合計移動時間の５％未満または１０％未満を表す場合もある。比較的短い突発（バースト）または期間の動力を提供するＡＥＳＤ（２０６）の使用は、ＰＥＳＤ（２０４）のエネルギー供給（３０４）を節約し、およびＰＥＳＤ（２０４）に対する緊張とストレスを減らすことができる。

図５は、移動中にルートに沿って推力生成車両に動力を供給するための方法（５００）の一実施形態のフローチャートである。より具体的には、方法（５００）は、走路に沿って機関車を推し進めるために牽引力を提供するために、主電動機に動力を供給するためのものであり得る。方法（５００）は、図２に示される車両（１０６）の推進システム（２００）に関して記載される。例えば、一実施形態では、方法（５００）は、推進システム（２００）のコントローラ（２０８）（例えば１つ以上のプロセッサ（２１８））によって、完全に、または少なくとも部分的に実行可能である。

（５０２）において、推進システム（２００）上で要求される電気的負荷が指定の閾値を超えるかどうかが判定される。電気的負荷は、車両（１０６）が静止位置から移動し始めた時、および／または車両（１０６）が傾斜勾配に沿って加速または移動している時等の、特定の状況で閾値を上回る場合もある。電気的負荷は、主電動機（２０２）に動力を供給するために使用される蓄電装置（２０４）（２０６）の一方または両方にかけられ、または適用され得る。単一の主電動機（２０２）は方法（５００）に関連して記載されるが、方法（５００）は、車両（１０６）を推し進めるための牽引力を提供するために、多数の主電動機（２０２）に動力を供給するために使用され得ることが理解される。

電気的負荷が（５０２）で閾値を上回らない場合、方法（５００）は（５０４）に進み、および車両（１０６）に搭載された推力蓄電装置（ＰＥＳＤ）（２０４）は、主電動機（２０２）へ動力を供給するために推進回路（２１４）を介して主電動機（２０２）に電流を供給するように命令される。ＰＥＳＤ（２０４）は、推進回路（２１４）上の接触器（２２０）を閉じた伝導状態に切り替えることによって主電動機（２０２）に電流を供給するように命令されてもよい。

他方で、電気的負荷が閾値を上回る場合、方法（５００）は（５０６）に進む。（５０６）において、車両（１０６）に搭載された補助的な蓄電装置（ＡＥＳＤ）（２０６）は、主電動機（２０２）に動力を供給するために補助的な回路（２１６）を介して主電動機（２０２）に電流を供給するように命令される。ＡＥＳＤ（２０６）は、高い需要期間中に主電動機（２０２）に電流を供給する。一実施形態では、ＰＥＳＤ（２０４）は、高い需要期間中に主電動機（２０２）に電流を供給しない。

（５０８）において、高い需要期間の終わりを示す誘因事象が生じたかどうかの判定がなされる。誘因事象は、ＡＥＳＤ（２０６）がＡＥＳＤ（２０６）に保存された有効エネルギー供給のすべてを使い尽くすこと、ＡＥＳＤ（２０６）がＡＥＳＤ（２０６）に保存された指定された０でない有効エネルギー供給に達すること、指定の量の時間が高い需要期間の開始から経過していること、車両（１０６）が指定の速度に達すること、車両（１０６）が指定の距離を移動したこと等の１つ以上であり得る。誘因事象が生じていない場合、方法（５００）は（５０６）に戻り、およびＡＥＳＤ（２０６）は、主電動機（２０２）に導電的に連結されたままである（他方でＰＥＳＤ（２０４）は、主電動機（２０２）から分離されたままである）。他方で、誘因事象が生じた場合、方法（５００）は（５１０）に進む。（５１０）において、補助的な回路（２１６）を介したＡＥＳＤ（２０６）から主電動機（２０２）への電流の伝導は中止される。例えば、伝導は、補助的な回路（２１６）上の接触器（２２０）または他の切替装置を開いた非伝導状態に切り替えることにより、中止され得る。（５１０）において補助的な回路（２１６）を介した電流の伝導を中止した後に、方法（５００）は（５０４）に進み、およびＰＥＳＤ（２０４）は、推進回路（２１４）を介して主電動機（２０２）に電流を供給するように命令される。

本明細書に記載されるシステムと方法の１つ以上の技術的効果は、（例えば、移動に従って主電動機（２０２）に動力を供給するために、メイン推力蓄電装置（２０４）のみを使用することと比較して）メイン推力蓄電装置（２０４）の電気エネルギー供給を節約し、充電が必要となる前により大きな距離の移動を可能にするように、高い需要期間中に主電動機（２０２）に動力を供給するために、補助的な蓄電装置（２０６）を使用することを含む。他の技術的効果は、補助的な蓄電装置（２０６）に高い負荷を適用し、および推力蓄電装置（２０４）に軽減された負荷（例えば高い負荷未満）を適用することにより、メイン推力蓄電装置（２０４）の有効性と稼働寿命を増加させることを含む場合もあり、これは、推力蓄電装置（２０４）により小さなストレスと緊張をかけ、および高い負荷が推力蓄電装置（２０４）に適用された場合よりも小さな劣化を引き起こす。

少なくとも１つの実施形態では、推力蓄電装置、補助的な蓄電装置、および１つ以上のプロセッサを有するコントローラを含む推進システムが提供される。推力蓄電装置は、推進回路を介して機関車の主電動機に電気的に連結され、かつ走路に沿って機関車を推し進めるための牽引力を提供するために主電動機に動力を供給するように構成される。補助的な蓄電装置は、補助的な回路を介して主電動機に電気的に連結される。補助的な蓄電装置は、推力蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である。コントローラは、推進回路と補助的な回路に動作可能に連結される。コントローラは、高い需要期間中に主電動機に動力を供給するために、補助的な回路を介して主電動機に電流を供給するよう補助的な蓄電装置に命令するように構成される。高い需要期間の終わりに、コントローラは、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御し、かつ主電動機に動力を供給するために推進回路を介して主電動機に電流を供給するよう推力蓄電装置に命令するように構成される。

随意に、補助的な蓄電装置は、推力蓄電装置よりも素早く充電と放電を行う。

随意に、推力蓄電装置は、補助的な蓄電装置よりも大きなエネルギー蓄積能力を有する。

随意に、補助的な蓄電装置はウルトラキャパシタを含む。

随意に、推力蓄電装置はリチウム電池を含む。

随意に、高い需要期間は、静止位置からの機関車の初期移動の間に生じる。

随意に、コントローラは、補助的な回路上の接触器に動作可能に連結される。コントローラは、補助的な回路を介して補助的な蓄電装置から主電動機へと電流を供給するために、接触器を閉状態に切り替えるように構成され、および蓄電装置からの電流の伝導を中止するために、接触器を開状態に切り替えるように構成される。

随意に、コントローラは、推進回路を介して主電動機に電流を供給するよう推力蓄電装置に命令する前に、高い需要期間の終わりに補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御するように構成される。

随意に、コントローラは、補助的な蓄電装置が補助的な蓄電装置内に保存された指定の０でない有効エネルギー供給に達したのに応じて、高い需要期間の終わりに、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御するように構成される。

随意に、コントローラは、補助的な蓄電装置が補助的な蓄電装置内に保存された有効エネルギー供給のすべてを使い尽くしたのに応じて、高い需要期間の終わりに、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御するように構成される。

随意に、コントローラは、高い需要期間の開始から指定の量の時間が経過したのに応じて、高い需要期間の終わりに、補助的な蓄電装置からの電流の電導を中止するために補助的な回路を制御するように構成される。

随意に、推進システムは内燃機関を欠いている。

随意に、回生制動期間中に、コントローラは、主電動機から推力蓄電装置へと電流を伝導して推力蓄電装置を充電するために推進回路を制御する前に、主電動機から補助的な蓄電装置へと電流を伝導して補助的な蓄電装置を充電するために補助的な回路を制御するように構成される。

少なくとも１つの実施形態では、推力蓄電装置、補助的な蓄電装置、および１つ以上のプロセッサを有するコントローラを含む推進システムが提供される。推力蓄電装置は、推進回路を介して機関車の主電動機に電気的に連結され、かつ走路に沿って機関車を推し進めるための牽引力を提供するために主電動機に動力を供給するように構成される。補助的な蓄電装置は、補助的な回路を介して主電動機に電気的に連結される。補助的な蓄電装置は、推力蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である。コントローラは、推進回路と補助的な回路に動作可能に連結される。コントローラは、高い需要期間の際中に主電動機に動力を供給するために、補助的な回路を介して主電動機に電流を供給するように補助的な蓄電装置に命令するように構成される。高い需要期間の終わりに、コントローラは、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御し、かつ主電動機に動力を供給するために推進回路を介して主電動機に電流を供給するよう推力蓄電装置に命令するように構成される。補助的な蓄電装置は、推力蓄電装置よりも素早く充電と放電を行う。推力蓄電装置は、補助的な蓄電装置よりも大きなエネルギー蓄積能力を有する。

随意に、高い需要期間は、電力需要が指定の０でない閾値を上回る期間を表す。

随意に、高い需要期間は、静止位置からの機関車の初期移動の間に生じる。

随意に、補助的な蓄電装置はウルトラキャパシタを含む。

随意に、回生制動期間中に、コントローラは、主電動機から推力蓄電装置へと電流を伝導して推力蓄電装置を充電するために推進回路を制御する前に、主電動機から補助的な蓄電装置へと電流を伝導して補助的な蓄電装置を充電するために補助的な回路を制御するように構成される。

一実施形態では、機関車推進システムは、機関車プラットフォーム、プラットフォームに動作可能に連結された複数の軸とホイール、およびプラットフォームに取り付けられ、かつ軸の少なくとも１つに動作可能に連結された主電動機を含む。システムはまた、推進回路を介して主電動機に電気的に連結されたリチウムイオン蓄電装置を含む。リチウムイオン蓄電装置は、走路に沿って機関車を推し進めるために牽引力を提供するために、主電動機に動力を供給するように構成される。システムはまた、補助的な回路を介して主電動機に電気的に連結された補助的な蓄電装置を含む。補助的な蓄電装置は、リチウムイオン蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である。システムはまた、１つ以上のプロセッサを有し、かつ推進回路と補助的な回路に動作可能に連結されたコントローラを含む。コントローラは、高い需要期間の際中に主電動機に動力を供給するために、補助的な回路を介して主電動機へ電流を供給するよう補助的な蓄電装置に命令するように構成され、ここで高い需要期間の終わりに、コントローラは、補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御し、および主電動機に動力を供給するために推進回路を介して主電動機に電流を供給するようリチウムイオン蓄電装置に命令するように構成される。補助的な蓄電装置は、リチウムイオン蓄電装置よりも素早く充電と放電を行い、およびリチウムイオン蓄電装置は、補助的な蓄電装置よりも大きなエネルギー蓄積能力を有する。補助的な蓄電装置は、１つ以上のウルトラキャパシタを含んでもよい。

少なくとも１つの実施形態では、（例えば走路に沿って機関車を推し進めるための牽引力を提供するために主電動機に動力を供給するための）方法が提供される。該方法は、補助的な回路を介して高い需要期間中に主電動機に動力を供給するために、機関車に搭載された主電動機に電流を供給するように、機関車に搭載された補助的な蓄電装置に命令する工程を含む。補助的な蓄電装置は、走路に沿って機関車を推し進めるための牽引力を提供するために、主電動機に動力を供給するように構成される。該方法は、高い需要期間の終わりに補助的な蓄電装置からの電流の伝導を中止するために、補助的な回路を制御する工程を含む。補助的な回路を介して電流の伝導を中止する工程に続いて、該方法は、主電動機に動力を供給するために推進回路を介して主電動機に電流を供給するように、機関車に搭載された推力蓄電装置に命令する工程を含む。推力蓄電装置は、補助的な蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である。

随意に、補助的な回路を介して主電動機に電流を供給するように補助的な蓄電装置に命令する工程は、閉状態に補助的な回路上の接触器を切り替えることを含む。高い需要期間の終わりに電流の伝導を中止するために補助的な回路を制御する工程は、接触器を開状態に切り替えることを含む。

上記の説明は例示を意図しているが、限定を意図していないことを理解すべきである。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、多くの修正が、その範囲から逸脱することなく、創造性のある本主題の教示に特定の状況または物質を適応させるためになされてもよい。本明細書に記載の物質の寸法とタイプは、創造性のある本主題のパラメーターを定義するように意図されているが、それらは決して限定的ではなく、実施形態の例である。他の多くの実施形態が、上記の記載を検討する際に当業者に明らかになるだろう。したがって創造性のある本主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、およびそのような特許請求の範囲に権利が付与される同等物の全範囲を用いて、決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」はそれぞれ、用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」それぞれの英語の平易な相当物として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」、および「第３」等は、単に標識して使用され、対象に数的要件を課すことを意図していない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、手段＋機能の形式では書かれておらず、およびそのような特許請求の範囲の限定が、句「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」を明らかに使用し、その後にさらなる構造を欠いた機能の記載が続くことがない限り、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）に基づいて解釈されることを意図していない。

この記述は、創造性のある本主題のいくつかの実施形態を開示し、さらに、装置またはシステムを作り使用すること、および組み込まれた方法を実施することを含む、創造性のある本主題の実施形態の実施が当業者にとって可能なように、例を使用する。創造性のある本主題の特許を受けることができる範囲は、特許請求の範囲によって規定され、および当業者に想起される他の例を含んでもよい。他のそのような例は、特許請求の範囲の文字どおりの用語と相違しない構造的要素を有していれば、または特許請求の範囲の文字どおりの用語と実質的に相違しない同等の構造的要素を含んでいる場合、特許請求の範囲内にあると意図される。

創造性のある本主題の特定の実施形態の前述の記述は、添付の図面と併せて読み取られた時に、よりよく理解されるだろう。図が、様々な実施形態の機能ブロックの図を例示する程度まで、機能ブロックは、ハードウェア回路間の分割を必ずしも示さない。したがって、例えば、１つ以上の機能ブロック（例えばプロセッサまたはメモリ）は、単一ピースのハードウェアにおいて実装され得る（例えば、汎プロセッサ信号、マイクロコントローラ、ランダムアクセスメモリ、ハードディスク等）。同様に、プログラムはスタンドアロンのプログラムであってもよく、サブルーチンとしてオペレーティングシステムに組み込まれてもよく、インストールされたソフトウェアパッケージにおける機能であってもよく、等々である。様々な実施形態は、図に示される構成と手段に制限されない。

本明細書で使用されるように、単数で列挙され、および「ａ」または「ａｎ」が前についている要素または工程は、除外すると明確に述べていない限り、複数の前記要素または工程を除外しないものとして理解されるべきである。さらに、創造性のある本主題の「一実施形態」への言及は、列挙された機能をさらに組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解されることを意図しない。さらに、そうではないと明確に述べられていない限り、特定の特性を有する１つの要素または複数の要素を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を持たない追加のそのような要素を含み得る。

本明細書に含まれる創造性のある本主題の精神と範囲から逸脱することなく上記のシステムと方法に特定の変更を行ってもよいため、上記または添付の図面で示される主題の全ては、本明細書の発明概念を例示する単なる例として解釈され、創造性のある本主題を制限するものとしては解釈されないことが意図される。

Claims (14)

1. 車両推進システムであって、該システムは、
   車両プラットフォーム、
   前記車両プラットフォームに動作可能に連結された複数の軸とホイール、
   前記車両プラットフォームへ取り付けられており、かつ少なくとも１つの前記軸に動作可能に連結された主電動機、
   推進回路を介して前記主電動機に電気的に連結された推力蓄電装置であって、ルートに沿って車両を推し進めるための牽引力を提供するために前記主電動機に動力を供給するように構成された、推力蓄電装置、
   前記推力蓄電装置と前記主電動機との間にて前記推進回路に電気的に接続された第１の接触器、
   補助的な回路を介して主電動機に電気的に連結された補助的な蓄電装置であって、前記推力蓄電装置とは異なるタイプの蓄電装置である、補助的な蓄電装置、
   補助的蓄電装置と主電動機との間にて前記補助的な回路に電気的に接続された第２の接触器、および、
   １つ以上のプロセッサを有し、かつ前記第１の接触器と前記第２の接触器に動作可能に連結されたコントローラであって、ここで前記コントローラは、前記補助的な蓄電装置が、前記補助的な蓄電装置から前記主電動機へと電流を供給して前記主電動機に動力を供給するように、高い需要期間の際中に前記第２の接触器を閉状態に切り替えるか、または維持するように構成され、さらに、ここで前記コントローラは、高い需要期間の終わりに達したことに応じて、前記補助的な回路が電流を伝導しないよう遮断するために、前記第２の接触器を開状態に切り替え、およびその後、推進回路が前記推力蓄電装置から前記主電動機へと電流を供給して主電動機に動力を供給するために、前記第１の接触器を閉状態へと切り替えるように構成される、コントローラ、を含み、
   前記補助的な蓄電装置は、前記推力蓄電装置よりも素早く充電と放電を行う、
   車両推進システム。
2. 前記推力蓄電装置は、リチウムイオン蓄電装置である、請求項１に記載の車両推進システム。
3. 前記補助的な蓄電装置はウルトラキャパシタを含む、請求項１に記載の車両推進システム。
4. 前記推力蓄電装置は、前記補助的な蓄電装置よりも大きなエネルギー蓄積能力を有する、請求項１に記載の車両推進システム。
5. 前記推力蓄電装置はリチウム電池を含む、請求項１に記載の車両推進システム。
6. 前記高い需要期間は、静止位置からの前記車両の初期移動中に生じる、請求項１に記載の車両推進システム。
7. 前記コントローラは、前記補助的な蓄電装置が、前記補助的な蓄電装置内に保存された指定の０でない有効エネルギー供給に達したことに基づき、前記高い需要期間の終わりを決定するように構成される、請求項１に記載の車両推進システム。
8. 前記コントローラは、前記補助的な蓄電装置が、前記補助的な蓄電装置内に保存された有効エネルギー供給のすべてを使い尽くしたのに応じて、前記高い需要期間の終わりを決定するように構成される、請求項３に記載の車両推進システム。
9. 前記コントローラは、前記高い需要期間の開始から指定の量の時間が経過したことに基づき、前記高い需要期間の終わりを決定するように構成される、請求項１に記載の車両推進システム。
10. 前記車両推進システムは内燃機関を含まない、請求項１に記載の車両推進システム。
11. 回生制動期間中に、前記コントローラは、前記補助的な回路が前記主電動機から前記補助的な蓄電装置へと電流を伝導して前記補助的な蓄電装置を充電するために、前記第２の接触器を閉状態に切り替えるか、または維持するように構成され、さらに、前記コントローラは、前記推進回路が、前記主電動機から前記推力蓄電装置へと電流を伝導して、前記推力蓄電装置を充電するために前記第１の接触器を閉状態に切り替える前に、前記補助的な回路が電流を伝導しないよう遮断するために、前記第２の接触器を開状態に切り替えるように構成される、請求項１に記載の車両推進システム。
12. 前記高い需要期間は、電力需要が指定の０でない閾値を上回る期間を表し、および、前記コントローラは、前記電力需要が前記指定の０でない値まで、または値を下回って、低下することに基づいて、前記高い需要期間の終わりを決定するように構成される、請求項１に記載の車両推進システム。
13. 前記推進回路と前記補助的な回路が共通の時間間隔にわたり両方とも電流を伝導しないように、前記第１の接触器と前記第２の接触器を制御する、請求項１に記載の車両推進システム。
14. 前記コントローラは、前記回生制動期間中に、前記補助的な蓄電装置が満タンレベルにあるとの判断に応答して、前記第２の接触器を開状態へと切り替えるように構成される、請求項１１に記載の車両推進システム。