特許 7604340 駆動システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】駆動システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 3/22 20060101AFI20241216BHJP

【ＦＩ】

H02P3/22 B

【請求項の数】 14

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021140332

(22)【出願日】2021-08-30

(65)【公開番号】P2022047511

(43)【公開日】2022-03-24

【審査請求日】2022-11-29

(31)【優先権主張番号】63/077,267

(32)【優先日】2020-09-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/458,166

(32)【優先日】2021-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519447732

【氏名又は名称】トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(74)【代理人】

【識別番号】100232275

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 宣喜

(72)【発明者】

【氏名】エドラバドカー，ニクヒル

(72)【発明者】

【氏名】クマル，アジス クッタンナイア

(72)【発明者】

【氏名】フェルコ，ジョー

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１３６６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１７１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１２１５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５６７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２０４９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０９７３１６０７（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ６／２０－６／５４７

Ｂ６０Ｌ１／００－３／１２

７／００－１３／００

１５／００－５８／４０

Ｂ６０Ｗ１０／００

１０／０２

１０／０６

１０／０８

１０／１０

１０／１８

１０／２６

１０／２８

１０／３０－２０／５０

Ｈ０２Ｐ３／００－３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、前記システムは、
（ａ）モータのために第１の電流を変換するコンバータと、（ｂ）前記モータに動力供給するための前記第１の電流のソースとに、連結されており、かつそれらの間に配置されている、少なくとも１つの抵抗性の回路脚であって、前記少なくとも１つの抵抗性の回路脚は、
制動抵抗器と、
前記制動抵抗器に連結された接触器と、を含む、
少なくとも１つの抵抗性の回路脚と、
前記少なくとも１つの抵抗性の回路脚に連結され、かつ前記少なくとも１つの抵抗性の回路脚と並列に配置されている第１の半導体スイッチと、
前記第１の半導体スイッチと前記少なくとも１つの抵抗性の回路脚とに連結された第２の半導体スイッチと、
を含み、
前記少なくとも１つの抵抗性の回路脚は、前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとの間の位置で前記第１の半導体スイッチと前記第２の半導体スイッチとに連結されており、
回生制動モード中、抵抗制動モード中、または前記回生制動モードと前記抵抗制動モードの両方の組み合わせ中に、前記接触器は閉じられており、前記第１の半導体スイッチは、前記モータによって制動を制御するために、回生電流の少なくともいくらかを前記モータから前記制動抵抗器に伝導するために開状態と閉状態との間で交替するように制御される、システム。

【請求項2】

前記回生制動モード中、前記抵抗制動モード中、または前記回生制動モードと前記抵抗制動モードの両方の組み合わせ中に、前記接触器は閉じており、前記第１の半導体スイッチは、前記開状態と前記閉状態との間で交替するように個々に制御されるが、前記第２の半導体スイッチは閉じるように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記制動抵抗器は、前記モータからの前記回生電流の少なくとも一部を熱として放散するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記第１の半導体スイッチは、前記第１の半導体スイッチが前記開状態にある間、前記モータからの前記回生電流の少なくとも一部を、キャパシタを通じて伝導させるように構成されており、前記キャパシタは、（ａ）前記第１の半導体スイッチおよび前記第２の半導体スイッチと（ｂ）前記コンバータとの間に配置され、かつ、前記少なくとも１つの抵抗性の回路脚と並列に配置されている、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記第１の電流の第１のソースは、電気レール、カテナリー式架線、またはエネルギー貯蔵デバイスの１以上である、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

システムであって、前記システムは、
電流のソースと接続されるように構成された正極バスと、
前記電流の前記ソースと接続されるように構成された負極バスと、
前記正極バスに連結された制動抵抗器と、
前記制動抵抗器と直列に連結され、その各々が接触器を含むいくつかの並列な回路脚と、
互いに並列に接続されたいくつかの半導体スイッチであって、その各々が前記正極バスと前記負極バスとの間の前記いくつかの並列な回路脚のうちの異なる回路脚と直列に接続されたいくつかの半導体スイッチと、
を含み、
前記正極バスおよび前記負極バスは、動力供給されるシステムのモータのために電流を変換するコンバータと連結されており、
動力供給されるシステムの回生制動モードまたは抵抗制動モードの間、前記モータからの回生電流は、前記制動抵抗器に伝導され、そして熱として放散され、前記いくつかの半導体スイッチのうちのそれぞれ異なるいくつかの半導体スイッチはそれぞれ異なる時間に閉じ、その間、前記いくつかの半導体スイッチのうちの他のスイッチは開いたままである、システム。

【請求項7】

前記電流の前記ソースと前記回路脚との間で互いに並列に接続されている複数のインダクタをさらに備え、前記複数のインダクタの各々は、前記回路脚の異なる１つと接続されている、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記電流の前記ソースは、電気レール、カテナリー式架線、またはエネルギー貯蔵デバイスの１以上である、請求項６に記載のシステム。

【請求項9】

キャパシタは、前記コンバータおよび前記回路脚に並列に、前記正極バスおよび前記負極バスに接続されている、請求項６に記載のシステム。

【請求項10】

システムであって、前記システムは、
１以上の第１の半導体スイッチと、
１以上の第２の半導体スイッチと、
２以上のインダクタであって、前記２以上のインダクタの各インダクタは、動力供給されるシステムに搭載されて配置されるように、かつ、第１の電流のソースと、動力供給されるシステムのモータのために前記第１の電流を変換するコンバータとに選択的に連結されるように、構成されており、前記２以上のインダクタは各々、前記１以上の第１の半導体スイッチと、（ａ）１以上のダイオードまたは（ｂ）前記１以上の第２の半導体スイッチとの間に位置するノードに連結されており、前記第２の半導体スイッチはコンバータに連結されている、２以上のインダクタと、
前記第１の電流の前記ソースと前記コンバータとの間で互いに並列に接続されている複数の接触器と、
互いに並列に接続されている制動抵抗器であって、前記制動抵抗器の各々は、接触器と前記コンバータとの間で前記複数の接触器の異なる接触器に直列に接続されている、制動抵抗器と、を含み、
ここで、前記１以上の第１の半導体スイッチの前記第１の半導体スイッチは、互いに並列に接続されている前記複数の接触器の１つの接触器が、前記１以上の第１の半導体スイッチの前記第１の半導体スイッチと前記制動抵抗器との間に来るように、互いに並列に接続されている前記複数の接触器の前記接触器に連結されており、
ここで、動力供給されるシステムの回生制動動作モードまた抵抗制動動作モードの間、前記動力供給されるシステムの前記モータからの回生電流は、前記制動抵抗器に伝導され、そして熱として放散され、これに基づいて、前記複数の接触器または前記１以上の第１の半導体スイッチが閉状態である、システム。

【請求項11】

前記２以上のインダクタと、（ａ）前記ダイオードまたは（ｂ）前記第２の半導体スイッチとは、前記第１の電流のソースと前記コンバータとの間の前記複数の接触器と前記制動抵抗器とに、並列に接続されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記第１の電流の前記ソースは、電気レール、カテナリー式架線、またはエネルギー貯蔵デバイスの１以上である、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

（ａ）前記２以上のインダクタ、（ｂ）前記ダイオードまたは前記第２の半導体スイッチ、（ｃ）前記複数の接触器、および（ｄ）前記制動抵抗器は、前記コンバータに並列に、オルタネータと整流器とに接続されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項14】

キャパシタは、前記コンバータに並列に、オルタネータと整流器とに接続されている、請求項１０に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、２０２０年９月１１日に出願された米国仮特許出願第６３／０７７，２６７号の優先権を主張し、その開示の全体は本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本明細書に記載される主題は、制動を制御する駆動システムに関係する。

【0003】

技術分野に関する議論
動力供給されるシステム中の回生制動および抵抗制動は、車両などの、動力供給されるシステムの減速に対して、モータなどの電磁気デバイスにおいて電流を逆転させるのに有益である。しかし、動力供給されるシステムがそのような制動モードに入る時、制動処理は、電流の導通を制御するために開閉する接触器スイッチの使用によって、個別の工程で生じる。このことは、接触器スイッチおよび／または制動抵抗器などの、動力供給されるシステムの様々な回路コンポーネント上での、電弧の発生や関連する摩滅に結びつく場合がある。これらのコンポーネント上の摩滅は、摩耗したコンポーネントに関連する交換コストと共に、メンテナンスの増加を必要とするかもしれない。

【発明の概要】

【0004】

１以上の実施形態では、駆動システムが提供され、当該駆動システムは、動力供給されるシステムのモータのために電流を変換するコンバータと、モータに動力供給するための電流のソースとに、連結されており、かつそれらの間に配置されている、抵抗性の回路脚を含むことができる。回路脚の各々は、コンバータに連結された制動抵抗器を含むことができる。回路脚の各々は、制動抵抗器がコンバータと接触器との間に来るように、制動抵抗器に連結された接触器を含むことができる。回路脚の各々は、接触器が半導体スイッチと制動抵抗器との間に来るように、接触器に連結された半導体スイッチを含むことができる。動力供給されるシステムの回生制動動作モードの間、モータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され得、そして熱として放散され得る。

【0005】

別の態様では、駆動システムが提供され、当該駆動システムは、動力供給されるシステムのモータのために電流を変換するコンバータに連結された制動抵抗器と、互いに並列に制動抵抗器に連結されたいくつかの回路脚とを含んでもよい。回路脚の各々は、接触器と、接触器が半導体スイッチと制動抵抗器との間に来るように、接触器に連結された半導体スイッチとを含むことができる。動力供給されるシステムの回生制動動作モードの間、モータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され得、そして熱として放散され得、これに基づいて、接触器または半導体スイッチは閉状態である。

【0006】

１以上の実施形態では、インダクタを含み得る駆動システムが提供される。インダクタの各々は、動力供給されるシステムに搭載されて配置されるように、かつ、第１の電流のソースと、動力供給されるシステムのモータのために電流を変換するコンバータとに選択的に連結されるように、構成され得る。追加的に、インダクタの各々は、半導体スイッチのドレイン（ｄｒａｉｎ）とダイオードまたは制御された半導体スイッチのアノードとの間に位置するノードに連結され得る。アノードの各々は、コンバータと、第１の電流のソースとコンバータとの間で互いに並列に接続されている接触器とに、連結され得る。さらに、アノードの各々は、互いに並列に接続されている制動抵抗器に連結され得、制動抵抗器の各々は、接触器とコンバータとの間で異なる接触器に直列に接続されている。さらに、アノードの各々は、接触器が半導体スイッチと制動抵抗器との間に来るように、接触器に連結された半導体スイッチに連結され得る。動力供給されるシステムの回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせ中に、モータからの回生電流は、制動抵抗器に伝導され得、そして熱として放散され得、これに基づいて、接触器または第１の半導体スイッチが閉状態である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本発明主題は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態に関する以下の記載を読むことで、理解されるであろう。

【図1】エンジン推進動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図2】ブースト動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図3】発電ブレーキ動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図4】エンジン推進動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図5】ブースト動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図6】発電ブレーキ動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図7】発電ブレーキ動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図8】エンジン推進動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図9】エンジン推進動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図10】エンジン推進動作モードにおける駆動システムの概略図を示す。

【図11】駆動システムの発電ブレーキの方法の例を示す。

【図12】駆動システムの発電ブレーキの方法の例を示す。

【図13】駆動システムの発電ブレーキの方法の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本明細書に記載される主題の実施形態は、制動制御を伴う駆動システムに関係する。半導体スイッチを、随意に接触器および制動抵抗器と共に使用することによって、動力供給されるシステムの制動中の制御されたリタード（ｒｅｔａｒｄ）が遂行されてもよい。例えば、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するのに多すぎる場合、別の半導体スイッチが、－少なくともいくらかの時間－その電流を処理してもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を３分の１の時間処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を次の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらいの時間電流が制動抵抗器を通され得るかを処理する。デューティーサイクルが長いほど、半導体スイッチは閉状態で、かつ電流を処理している時間が長くなる。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が、低下されてもよく、または除去されてもよい。これによって、システムに比較的少数の可動部品が配されてもよく、それによって、製造の複雑性と費用とが抑えられてもよい。

【0009】

駆動システムは、コントローラを含んでもよい。一実施形態では、適切な半導体スイッチは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であってもよい。適切な接触器は、電力回路を切り替えるために使用される、電気的に制御されたスイッチであってもよい。接触器は、１０００ボルトのモータスイッチを制御する７４ボルトのコイル電磁石などの、切り替えられた回路より低い電力レベルを有する回路によって制御されてもよい。一実施形態では、接触器はリレーであってもよい。別の実施形態では、接触器は、電流を中断させる時に生成されるあらゆる電弧を制御し、そして抑えるための、１以上の機能を含んでいてもよい。適切な制動抵抗器は、電流を熱として放散させ得る一揃えの（ａ ｂａｎｋ ｏｆ）抵抗器を含んでもよい。他の適切な抵抗器は、流入電流を受け取るおよび／または管理するデバイスを含んでもよい。例えば、任意の電気回路は、固有の電気抵抗を有していてもよく、そして少なくともある程度は、抵抗性回路として使用されてもよい。一実施形態では、抵抗性回路は、１以上のエネルギー貯蔵デバイスを含んでもよい。エネルギー貯蔵デバイスは、内部電気抵抗を有していることに加えて、電流に対するレポジトリ（ｒｅｐｏｓｉｔｏｒ）として機能してもよい。別の実施形態では、抵抗性回路は、実行された仕事を通して電流を受け入れ、そして廃棄してもよい（熱生成の代わりとして、またはそれに加えて）。例えば、抵抗性回路は、回路が通電される時にコンプレッサがエアポンプを動作させるように、エアコンプレッサを含んでもよい。別の実施形態では、抵抗性回路は動力供給されるシステムには搭載されていないが、例えばカテナリー式架線または第三軌条を介して、動力供給されるシステムに電気的に連結されている。オフボードの抵抗性回路は、回路の固有の抵抗に依存してもよく、および／またはロードを提供するデバイスを含んでもよく、および／またはエネルギー貯蔵デバイスを含んでもよい。非限定的な例では、動力供給されるシステムは、車両、風力タービン、またはモータを含む他のシステムであってもよい。他の非限定的な例では、モータは、トラクションモータなどの、推進のために使用されてもよく、あるいは、ファン、風力タービンなどでブレードを回転させるなどの、他の目的に使用されてもよい。

【0010】

図１、図２、および図３は、エンジン推進モード、ブースト推進モード、および発電制動モードにおける駆動システムの第１の実施形態の動作を、それぞれ示す。電流の２つのソース、つまりオンボードのソースとオフボードのソースとが、示される概略図に含まれる。代替的に、駆動システムは、オフボードのソースの代わりに、バッテリーなどの別のオンボードのソースを有していてもよい。電流のオフボードのソース（１２４）は、電気レールまたはカテナリー式架線などの電源であり得る。オンボードのソースは、エンジン－オルタネータのセット（１０２）、エネルギー貯蔵デバイス、またはバッテリーであり得る。電流のオフボードのソースは、正極バス（１１１）と負極バスとに接続される。正極バスは、電流のソースを、スイッチ（１２２）とインダクタ（１２０）とに接続する。スイッチは、電流のソースとインダクタとの間に位置する。

【0011】

インダクタは、半導体スイッチ（１１６）のコレクタと、ダイオード（１１８）のアノードに接続される。ダイオードのカソードは、接触器スイッチ（１１５）と制動抵抗器（１１４）とを含む回路脚（１２６）と、並列に接続されている。対応するノード（１２８）は、接触器スイッチと半導体スイッチとの間に配置されている。回路脚では、接触器と制動抵抗器とは、互いに直列に接続されている。回路脚は、ダイオードと並列に接続されている。ダイオードのカソードと、制動抵抗器および接触器を有する回路脚とは、正極バスによって、直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）コンバータ（１０６）に連結されている。ＤＣ－ＡＣコンバータは、別の正極バス（１４５）と別の負極バス（１４０）とによって、モータ（１０８）に接続されている。キャパシタ（１１０）は、ダイオード、回路脚、およびＤＣ－ＡＣコンバータに、並列に接続されている。オフボードの電流のソースは、負極バスによって半導体スイッチのエミッタに接続されている。負極バスは、キャパシタとＤＣ－ＡＣコンバータとに接続されている。整流器（１０４）は、別の正極バスと別の負極バスとによって、ＤＣ－ＡＣコンバータに接続されている。示される実施形態では、モータは、トラクションモータである。随意に、モータは、車両を推進するためのトルクを生成するトラクションモータ―でなくてもよい。例えば、モータは、ポンプに動力供給することができるか、または、推進以外の仕事を実行することができる。

【0012】

図１によって示されるエンジン推進動作モードでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器は開状態であり、これは、電流のソースから電流を伝導させない。エンジン－オルタネータのセットは、モータに電力を提供するための整流器への電力を生成する。電流の流れ（１３０）は、エンジン－オルタネータのセットからモータに伝導される。整流器は、エンジン－オルタネータのセットからのＡＣ電圧をＤＣに変換し、キャパシタを充電するための電流を提供し得る。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、流入ＤＣをＡＣに変換して、電流をモータに提供することができる。モータは、動力供給されるシステムを推進するために、ＡＣを使用する。

【0013】

図２は、ブースト動作モードにおける駆動システムを示す。ブーストモードでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは閉状態であり、正極バスに沿った電流のソースからの電流の流れを可能にする。電流のソースはインダクタへの電力を生成し、ここで、エネルギーが貯蔵されてもよい。電流は、モータに電力を提供するために、ダイオードを通じて伝導され得る。キャパシタは、負極バスを介して電流のソースに接続されているため、充電されてもよく、そして、モータは電流を受け取ってもよい。

【0014】

図３は、発電制動動作モードにおける駆動システムを示す。発電制動モードは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせであってもよい。回生制動モードまたは抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは開状態であり、オフボードの電源からのモータに電流を伝導させない。しかし、回路脚に配置された接触器スイッチは閉状態であり、そして電流を、モータから制動抵抗器と半導体スイッチとを通って伝導させる。モータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され、そして熱として放散される。電流のソースとインダクタとの間に閉状態のスイッチを配するこの構成は、オン状態（ｏｎ－ｓｔａｔｅ）と呼ばれてもよい。当該回路の電流の流れは、モータから駆動システム（３００）の正極バスに沿って、半導体スイッチを通って伝導するように、示されている。その後、電流は、負極バスに沿ってキャパシタへ伝導され、ＤＣ－ＡＣコンバータへ、そしてモータへ戻る。この実施形態では、キャパシタで放電が行われ、そして、モータがこの実施形態の電圧を提供する。半導体スイッチは、高速で開閉を調整することができる。半導体スイッチの高速パルシングは、制動がスムーズかつ制御されたリタードになることを可能にする。例えば、回路脚に配置された接触器が閉状態であると、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を３分の１の時間処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間がより長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。

【0015】

図４～図７は、エンジン推進モード、ブースト推進モード、および発電制動モードにおける、駆動システムの実施形態の動作をそれぞれ示す。示される概略図には、電流の２つのソースが含まれ、それらは、電流のオンボードのソースとオフボードのソースである。代替的に、駆動システムは、電流のオフボードのソースの代わりに、バッテリーなどの別のオンボードのソースを有していてもよい。電流のソース（４２４）は、電気レールまたはカテナリー式架線などの、電源であり得る。オンボードのソース（４０２）は、エンジン－オルタネータのセット、エネルギー貯蔵デバイス（例えばバッテリー）などであり得る。電流のソースは、正極バス（４１１）と負極バス（４１２）とに接続される。正極バスは、電流のソースをスイッチ（４２２）とインダクタ（４２０）とに接続する。スイッチは、電流のソースとインダクタとの間に位置する。

【0016】

インダクタは、第１の半導体スイッチ（４１６）のコレクタと、第２の半導体スイッチ（４１８）のエミッタとに接続される。第２の半導体スイッチのコレクタは、接触器スイッチ（４１５）と制動抵抗器とを含む、回路脚（４２６）に並列に接続される。対応するノード（４２８）は、接触器スイッチと第１の半導体スイッチとの間に配置される。回路脚では、接触器と制動抵抗器とは、互いに直列に接続される。回路脚は、第２の半導体スイッチと並列に接続される。第２の半導体スイッチのコレクタと、制動抵抗器および接触器を有する回路脚とは、正極バスによって、直流交流（ＤＣ－ＡＣ）コンバータ（４０６）に連結される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、別の正極バス（４４５）と別の負極バス（４４０）によって、モータ（４０８）に接続される。キャパシタ（４１０）は、第２の半導体スイッチ、回路脚、およびＤＣ－ＡＣコンバータに、並列に接続される。電流のオフボードソースは、負極バスによって、第１の半導体スイッチのエミッタに接続される。負極バスは、キャパシタとＤＣ－ＡＣコンバータとに接続される。整流器（４０４）は、別の正極バスと別の負極バスによって、ＤＣ－ＡＣコンバータに接続される。示される実施形態では、モータは、トラクションモータである。

【0017】

図４によって示されるエンジン推進動作モードでは、エンジン－オルタネータのセットは、モータに電力を提供するための整流器への電力を生成する。電流の流れ（４３０）は、エンジン－オルタネータのセットからモータに伝導される。整流器は、エンジン－オルタネータのセットからのＡＣ電圧をＤＣに変換し、キャパシタを充電するための電流を提供し得る。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、流入ＤＣをＡＣに変換して、電流をモータに提供することができる。モータは、ＡＣを使用して、動力供給されるシステムを推進する。

【0018】

図５は、ブースト動作モードにおける駆動システムを示す。ブーストモードでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは閉状態であり、正極バスに沿った電流のソースからの電流の流れを可能にする。電流のソースはインダクタへの電力を生成し、ここで、エネルギーが貯蔵されてもよい。電流は、第２の半導体スイッチを通って伝導されて、モータに電力を提供することができる。キャパシタは、負極バスを介して電流のソースに接続されているため、充電されてもよく、そして、モータは電流を受け取ってもよい。

【0019】

図６は、発電制動動作モードにおける駆動システムを示す。発電制動モードは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせであってもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは閉状態であり、そして電流のオフボードのソースに電流を伝導させる。しかし、回路脚に配置された接触器スイッチは開状態であり、制動抵抗器を通って電流を伝導させない。当該回路の電流の流れが示されており、モータ（ロード）から駆動システムの正極バスに沿ってＤＣ－ＡＣコンバータへ、別の正極バスに沿ってキャパシタへと、半導体スイッチを通って伝導している。第１の半導体スイッチは、電流を伝導させてもよい。第２の半導体スイッチは、高速で開閉を調整することができる。第２の半導体スイッチの高速パルシングは、制動がスムーズかつ制御されたリタードになることを可能にする。例えば、回路脚に配置された接触器が閉状態であると、第１の半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が第１の半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、第１の半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間がより長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。電流の流れは、オフボードの電流のソースに伝導され続け、そして負極バスに沿ってモータに向かって戻り、半導体のエミッタ、キャパシタ、ＤＣ－ＡＣコンバータとの接続を通過し、そして別の負極バスに沿ってモータに戻ることができる。この実施形態では、キャパシタで放電が行われ、そして、モータがこの実施形態の電圧を提供する。

【0020】

図７は、発電制動動作モードにおける駆動システムを示す。発電制動モードは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせであってもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは開状態であり、電流のオフボードのソースに電流を伝導させない。しかし、回路脚に配置された接触器スイッチは閉状態であり、そしてモータから、制動抵抗器と、第１の半導体スイッチおよび第２の半導体スイッチとを通って、電流を伝導させる。第２の半導体スイッチは単に電流を伝導してもよく、一方で、第１の半導体は、高速で開閉を調整することができる。モータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され、そして熱として放散される。第１の半導体スイッチの高速パルシングは、制動がスムーズかつ制御されたリタードになることを可能にする。例えば、回路脚に配置された接触器が閉状態であると、第１の半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が第１の半導体スイッチが処理するための所定の閾値制限を上回る場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理してもよい。例えば、第１の半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。回路の電流の流れは、駆動システム（７００）の負極バスに沿った半導体スイッチから、キャパシタ、ＤＣ－ＡＣコンバータを通って、別の負極バスに沿ってモータへと伝導され得る。この実施形態では、キャパシタで放電が行われ、そして、モータがこの実施形態の電圧を提供する。

【0021】

図８は、駆動システムの実施形態の動作を示す。駆動システムは、エンジン推進モード、ブースト推進モード、または発電制動モードで、それぞれ作動してもよい。示される概略図には、電流の２つのソースが含まれ、それらは、電流のオンボードのソースとオフボードのソースである。代替的に、駆動システムは、オフボードのソースの代わりに、バッテリーなどの別のオンボードのソースを有していてもよい。電流のオフボードのソース（８２４）は、電気レールまたはカテナリー式架線などの電源であり得る。オンボードのソースは、エンジン－オルタネータのセット（８０２）、エネルギー貯蔵デバイス、またはバッテリーであり得る。電流のオフボードのソースは、正極バス（８１１）と負極バス（８１２）とに接続することができる。正極バスは、電流のソースを、スイッチ（８２２）と、互いに並列に接続されている複数のインダクタ（８２０）とに接続する。スイッチは、電流のソースと複数のインダクタとの間に位置する。複数のインダクタの各インダクタは、複数の半導体スイッチの半導体スイッチのコレクタ（８１６）と、複数のダイオードのダイオードのアノード（８１８）とに接続される。複数のダイオードのカソードは、回路脚（８２６）に並列に接続され、当該回路脚（８２６）は、複数の接触器スイッチ（８１５）と複数の制動抵抗器（８１４）とを含む。対応するノード（８２８）は、複数の接触器スイッチと複数の半導体スイッチとの間に配置される。複数の回路脚の少なくともいくつかでは、接触器と制動抵抗器は、互いに直列に接続されている。複数の回路脚は、複数のダイオードと並列に接続されている。複数のダイオードのカソードと、制動抵抗器および接触器を有する複数の回路脚とは、正極バスによって、直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）コンバータ（８０６）に連結され得る。ＤＣ－ＡＣコンバータは、別の正極バス（８４５）と別の負極バス（８４０）とによって、モータ（８０８）に接続することができる。キャパシタ（８１０）は、複数のダイオード、複数の回路脚、およびＤＣ－ＡＣコンバータに、並列に接続することができる。電流のオフボードのソースは、負極バスによって、複数の半導体スイッチのエミッタに接続することができる。負極バスは、キャパシタとＤＣ－ＡＣコンバータとに接続することができる。示される実施形態では、モータは、トラクションモータである。

【0022】

エンジン推進動作モードでは、エンジン－オルタネータのセットは、モータに電力を提供するための整流器（８０４）への電力を生成する。接触器は開状態であり、従って、電流は、エンジン－オルタネータのセットからモータに伝導される。整流器は、エンジン－オルタネータのセットからのＡＣ電圧をＤＣに変換し、キャパシタを充電するための電流を提供することができる。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、流入ＤＣをＡＣに変換して、電流をモータに提供することができる。モータは、ＡＣ電流を使用して、動力供給されるシステムを推進することができる。

【0023】

代替的に、駆動システムは、ブースト推進モードで作動してもよい。ブーストモードでは、電流のソースと複数のインダクタとの間に配置された接触器スイッチは閉状態であり、電流のソースから正極バスに沿って電流を伝導させる。抵抗性の回路脚に配置された複数の接触器は、開状態である。電流のソースは複数のインダクタへの電力を生成し、ここで、エネルギーが貯蔵されてもよい。電流のソースは、電気レールまたはカテナリー式架線などのオフボードの電源であり得、あるいは、エネルギー貯蔵デバイスまたはバッテリーなどのオンボードの、電流のソースであり得る。電流は、複数のダイオードを通って伝導されて、モータに電力を提供することができる。キャパシタは、負極バスを介して電流のソースに接続されているため、充電されてもよく、そして、モータは電流を受け取ってもよい。

【0024】

代替的に、駆動システムは、発電制動モードで作動してもよい。発電制動モードは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせであってもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは開状態であり、そして電流のオフボードソースから電流を伝導させない。しかし、回路脚に配置された複数の接触器スイッチの少なくとも１つは閉状態であり、そしてモータから、対応する複数の制動抵抗器と対応する複数の半導体スイッチとを通って電流を伝導させる。モータからの回生エネルギーは、複数の制動抵抗器の少なくともいくつかに伝導されて、熱として放散されてもよい。複数の半導体スイッチは、高速で開閉を調整することができる。半導体スイッチの高速パルシングは、制動がスムーズかつ制御されたリタードになることを可能にする。例えば、回路脚に配置された閉状態の接触器によって、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。電流は、複数の半導体スイッチから駆動システム（８００）の負極バスに沿ってキャパシタへ、ＤＣ－ＡＣコンバータ、そしてモータへと伝導される。この実施形態では、キャパシタで放電が行われ、そして、モータがこの実施形態の電圧を提供する。

【0025】

図９は、駆動システムの実施形態の動作を示す。駆動システムは、エンジン推進モード、ブースト推進モード、または発電制動モードで、それぞれ作動してもよい。示される概略図には、電流の２つのソースが含まれ、それらは、電流のオンボードのソースとオフボードのソースである。代替的に、駆動システムは、オフボードのソースの代わりに、バッテリーなどの別のオンボードのソースを有していてもよい。電流のオフボードのソース（９２４）は、電気レールまたはカテナリー式架線などの電源であり得る。オンボードのソースは、エンジン－オルタネータのセット（９０２）、エネルギー貯蔵デバイス、またはバッテリーであり得る。電流のオフボードのソースは、正極バス（９１１）と負極バス（９１２）とに接続することができる。正極バスは、電流のソースを、スイッチ（９２２）と、互いに並列に接続されている複数のインダクタ（９２０）とに接続する。スイッチは、電流のソースと複数のインダクタとの間に位置する。複数のインダクタの各インダクタは、複数の半導体スイッチの半導体スイッチのコレクタ（９１６）と、複数のダイオードのダイオードのアノード（９１８）とに接続される。複数のダイオードのカソードは、回路脚（９２６）と並列に接続され、当該回路脚（９２６）は、各々並列に接続されている他の複数の回路脚と直列に接続されている、制動抵抗器（９１４）を含む。他の複数の回路脚は、各々、接触器（９１５）を含む。互いに並列に接続されている制動抵抗器と複数の接触器とを有する回路脚は、複数のダイオードと並列に接続されている。対応するノード（９２８）は、複数の接触器スイッチと複数の半導体スイッチとの間に配置される。複数のダイオードのカソード、および、制動抵抗器と互いに並列に接続されている複数の接触器とを有する回路脚は、正極バスによって、直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）コンバータ（９０６）に連結され得る。ＤＣ－ＡＣコンバータは、別の正極バス（９４５）と別の負極バス（９４０）とによって、モータ（９０８）に接続することができる。キャパシタ（９１０）は、複数のダイオード、複数の回路脚、およびＤＣ－ＡＣコンバータに、並列に接続することができる。電流のオフボードのソースは、負極バスによって、複数の半導体スイッチのエミッタに接続することができる。負極バスは、キャパシタとＤＣ－ＡＣコンバータとに接続することができる。示される実施形態では、モータは、トラクションモータである。

【0026】

エンジン推進動作モードでは、エンジン－オルタネータのセットは、モータに電力を提供するための整流器（９０４）への電力を生成する。接触器は開状態であり、従って、電流は、エンジン－オルタネータのセットからモータに伝導される。整流器は、エンジン－オルタネータのセットからのＡＣ電圧をＤＣに変換し、キャパシタを充電するための電流を提供することができる。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、流入ＤＣをＡＣに変換して、電流をモータに提供することができる。

【0027】

代替的に、駆動システムは、ブースト推進モードで作動してもよい。ブーストモードでは、電流のソースと複数のインダクタとの間に配置された接触器スイッチは閉状態であり、電流のソースから正極バスに沿って電流を伝導させる。回路脚に配置された複数の接触器は、開状態である。電流のソースは複数のインダクタへの電力を生成し、ここで、エネルギーが貯蔵されてもよい。電流のソースは、電気レールまたはカテナリー式架線などのオフボードの電源であり得、あるいは、エネルギー貯蔵デバイスまたはバッテリーなどの電流のオンボードのソースであり得る。電流は、複数のダイオードを通って伝導されて、モータに電力を提供することができる。キャパシタは、負極バスを介して電流のソースに接続されているため、充電されてもよく、そして、モータは電流を受け取ってもよい。

【0028】

代替的に、駆動システムは、発電制動モードで作動してもよい。発電制動モードは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせであってもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせでは、電流のソースと複数のインダクタとの間に配置された接触器スイッチは開状態であり、電流のオフボードの電源から電流を伝導させない。モータからの回生電流は、制動抵抗器に伝導されて、熱として放散される。しかし、回路脚に配置された複数の接触器スイッチの少なくとも１つは閉状態であり、そしてモータから、制動抵抗器と対応する複数の半導体スイッチとを通って電流を伝導させる。複数の半導体スイッチは、高速で開閉を調整することができる。半導体スイッチの高速パルシングは、制動がスムーズかつ制御されたリタードになることを可能にする。例えば、回路脚に配置された閉状態の接触器によって、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。電流は、複数の半導体スイッチから、駆動システム（９００）の負極バスに沿ってキャパシタへ、ＤＣ－ＡＣコンバータ、そしてモータへと伝導される。この実施形態では、キャパシタで放電が行われ、そして、モータがこの実施形態の電圧を提供する。

【0029】

図１０は、駆動システムの実施形態の動作を示す。駆動システムは、エンジン推進モード、ブースト推進モード、または発電制動モードで作動してもよい。示される概略図には、電流の２つのソースが含まれ、それらは、電流のオンボードのソースとオフボードのソースである。代替的に、駆動システムは、オフボードのソースの代わりに、バッテリーなどの別のオンボードのソースを有していてもよい。電流のオフボードのソース（１０２４）は、電気レールまたはカテナリー式架線などの電源であり得る。オンボードのソースは、エンジン－オルタネータのセット（１００２）、エネルギー貯蔵デバイス、またはバッテリーであり得る。電流のオフボードのソースは、正極バス（１０１１）と負極バス（１０１２）とに接続することができる。正極バスは、電流のソースをスイッチ（１０２２）に接続する。正極バスは、電流のソースを、互いに直列に接続されている複数の他の回路脚（１０２６）に直列に接続されている回路脚に接続する。複数の回路脚の各々では、接触器（１０１５）と制動抵抗器（１０１４）とは、互いに直列に接続されている。正極バスは、複数のインダクタ（１０２０）に接続し、当該複数のインダクタは、互いに並列に接続されている。スイッチは、電流のソースと複数のインダクタとの間に位置する。複数のインダクタの各インダクタは、複数の半導体スイッチの半導体スイッチのコレクタ（１０１６）と、複数のダイオードのダイオードのアノード（１０１８）とに接続される。複数のダイオードのカソードは、回路脚に並列に接続され、当該回路脚は、複数の接触器スイッチと複数の制動抵抗器とを含む。対応するノード（１０２８）は、複数の接触器スイッチと複数の半導体スイッチとの間に配置される。複数の回路脚は、複数のダイオードと並列に接続される。複数のダイオードのカソードと、制動抵抗器および接触器を有する複数の回路脚とは、正極バスによって、直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）コンバータ（１００６）に連結され得る。ＤＣ－ＡＣコンバータは、別の正極バスと別の負極バスによって、モータ（１００８）に接続することができる。キャパシタ（１０１０）は、複数のダイオードとＤＣ－ＡＣコンバータとに、並列に接続することができる。電流のオフボードのソースは、負極バスによって、複数の半導体スイッチのエミッタに接続することができる。負極バスは、キャパシタとＤＣ－ＡＣコンバータとに接続することができる。整流器（１００４）は、別の正極バス（１０４５）と別の負極バス（１０４０）によって、ＤＣ－ＡＣコンバータに接続することができる。示される実施形態では、モータは、トラクションモータである。

【0030】

エンジン推進動作モードでは、エンジン－オルタネータのセットは、モータに電力を提供するための整流器への電力を生成する。接触器は開状態であり、従って、電流は、エンジン－オルタネータのセットからモータに伝導される。エンジン－オルタネータのセットは、ディーゼルなどの、燃料によって動力供給することができる。エンジン－オルタネータのセットは、照明などの、補助的な電気要求にＡＣを提供することができる。整流器は、エンジン－オルタネータのセットからのＡＣ電圧をＤＣに変換し、キャパシタを充電するための電流を提供することができる。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、流入ＤＣをＡＣに変換して、電流をモータに提供することができる。

【0031】

代替的に、駆動システムは、ブースト推進モードで作動してもよい。ブーストモードでは、電流のソースと複数のインダクタとの間に配置された接触器スイッチは閉状態であり、電流のソースから正極バスに沿って電流を伝導させる。複数の接触器は、開状態である。電流のソースは、回路脚に配置された複数のインダクタへの電力を生成し、ここで、エネルギーが貯蔵されてもよい。電流のソースは、電気レールまたはカテナリー式架線などのオフボードの電源であり得、あるいは、エネルギー貯蔵デバイスまたはバッテリーなどの電流のオンボードのソースであり得る。電流は、複数のダイオードを通って伝導されて、モータに電力を提供することができる。キャパシタは、負極バスを介して電流のソースに接続されているため、充電されてもよく、そして、モータは電流を受け取ってもよい。

【0032】

代替的に、駆動システムは、発電制動モードで作動してもよい。発電制動モードは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせであってもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせでは、電流のソースとインダクタとの間に配置された接触器スイッチは開状態であり、電流のオフボードのソースから電流を伝導させない。しかし、回路脚に配置された複数の接触器スイッチの少なくとも１つは閉状態であり、そしてモータから、制動抵抗器、対応する複数のインダクタ、および対応する複数の半導体スイッチを通って、電流を伝導させる。モータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され、そして熱として放散される。複数の半導体スイッチは、高速で開閉を調整することができる。半導体スイッチの高速パルシングは、制動がスムーズかつ制御されたリタードになることを可能にする。例えば、回路脚に配置された閉状態の接触器によって、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。代替的に、半導体スイッチは、同時にオンとオフに切り替えることができる。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。電流は、複数の半導体スイッチから、駆動システム（１０００）の負極バスに沿ってキャパシタ、ＤＣ－ＡＣコンバータ、そしてモータへと伝導される。この実施形態では、キャパシタで放電が行われ、そして、モータがこの実施形態の電圧を提供する。

【0033】

図１１は、図８に示される駆動システムにおける、回生制動、抵抗制動、または両方の組み合わせの方法の例を提供する。（１１０２）で、回生エネルギーは、モータから伝導される。例えば、モータは、駆動システムのための電源として機能してもよい。モータは、バッテリーなどの、他の電源によって以前に供給されているエネルギーを提供する、ジェネレーターのように作動してもよい。モータからの電流は、モータからＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。電流は、交流（ＡＣ）であってもよい。電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に位置する正極バスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導されてもよい。ＤＣ－ＡＣコンバータは、交流を直流（ＤＣ）に変換してもよい。

【0034】

（１１０４）で、電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータから、別の正極バスに沿ってキャパシタに伝導される。例えば、電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に配置されたバスとは異なる正極バスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータとキャパシタとの間を伝導されてもよい。代替的に、電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に位置するものと同じバスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータから伝導されてもよい。

【0035】

（１１０６）で、キャパシタが放電する。例えば、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせで、キャパシタによって貯蔵されたエネルギーは、正極バスに沿って流出してもよい。電流は、複数の制動抵抗器に向かって伝導されてもよい。

【0036】

（１１０８）で、電流は、閉状態の接触器によって、複数の制動抵抗器に伝導されて、熱として放散される。例えば、複数の接触器スイッチの少なくとも１つは閉状態であり、そして、電流を、対応する複数の制動抵抗器を通って正極バスに沿って伝導させる。電流は、ダイオードのフォワード・バイアスの性質によって、正極バスに沿ってダイオードに伝導され得ないかもしれない。この実施形態では、特定の回路脚における電流の流れが制限されるように、ダイオードが配向されてもよい。代替的に、ＩＧＢＴなどの別の半導体スイッチが使用されてもよく、当該別の半導体スイッチが作動して、電流を、コンポーネントを通って二方向に伝導させる。

【0037】

（１１１０）で、電流は、複数の半導体スイッチを通って伝導される。例えば、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下される。そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される、ことが、実行される。他の電源は、回生制動モードにある間に、閉状態の接触器によってバイパスされてもよい。従って、電流は、駆動システムの負極バスに沿ってキャパシタに向かって伝導される。

【0038】

（１１１２）で、電流は、キャパシタに伝導される。例えば、電流は、負極バスに沿って伝導される。負極バスは、正極バスに接続されていないキャパシタの端部に接続される。電流は、負極バスに沿ってキャパシタ接続を通って、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。

【0039】

（１１１４）で、電流は、負極バスに沿ってＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。例えば、ＤＣ－ＡＣコンバータの負極端子は、負極バスに接続される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせ中に、モータによって必要とされる通りに、ＤＣをＡＣに変換することができる。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータからモータに向かって伝導される。

【0040】

（１１１６）で、電流は、モータに伝導される。例えば、電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータから別の負極バスに沿って伝導されてもよい。代替的に、電流は、他の回路コンポーネントに接続されている、同じ負極バスに沿って伝導されてもよい。回生制動モードについては、モータは、駆動システムに電力を提供する。システムは必要に応じてこのモードで動作して、制御された制動とスムーズなリタードを提供してもよい。

【0041】

図１２は、図９に示される駆動システムにおける、回生制動、抵抗制動、または両方の組み合わせの方法の例を提供する。（１２０２）で、回生エネルギーは、モータから伝導される。例えば、モータは、駆動システムのための電源として機能してもよい。モータは、バッテリーなどの、他の電源によって以前に供給されているエネルギーを提供する、ジェネレーターのように作動してもよい。モータからの電流は、モータからＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。電流は、交流（ＡＣ）であってもよい。電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に位置する正極バスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導されてもよい。ＤＣ－ＡＣコンバータは、電流を直流（ＤＣ）に変換してもよい。

【0042】

（１２０４）で、電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータから別の正極バスに沿って、キャパシタに伝導される。例えば、電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に配置されたバスとは異なる正極バスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータとキャパシタとの間を伝導されてもよい。代替的に、電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に位置するものと同じバスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータから伝導されてもよい。

【0043】

（１２０６）で、キャパシタが放電する。例えば、制動回生モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせで、キャパシタによって貯蔵されたエネルギーは、正極バスに沿って流出してもよい。電流は、制動抵抗器に向かって伝導され続けてもよい。

【0044】

（１２０８）で、電流は、閉状態の接触器によって、制動抵抗器に伝導されて、熱として放散される。例えば、制動抵抗器は、互いに並列に接続されている複数の接触器に、直列に接続されてもよい。複数の接触器の少なくとも１つは閉状態であり、そして、電流を、制動抵抗器を通って正極バスに沿って伝導させる。電流は、ダイオードのフォワード・バイアスの性質によって、正極バスに沿ってダイオードに伝導され得ないかもしれない。この実施形態では、特定の回路脚における電流の流れが制限されるように、ダイオードが配向されてもよい。代替的に、ＩＧＢＴなどの別のタイプの半導体スイッチが使用されてもよく、当該別のタイプの半導体スイッが作動して、電流を、コンポーネントを通って二方向に伝導させる。

【0045】

（１２１０）で、電流は、複数の半導体スイッチを通って伝導される。例えば、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。他の電源は、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせの間に、閉状態の接触器によってバイパスされてもよい。従って、電流は、駆動システムの負極バスに沿ってキャパシタに向かって伝導される。

【0046】

（１２１２）で、電流は、キャパシタに伝導される。例えば、電流は、負極バスに沿って伝導される。負極バスは、正極バスに接続されていないキャパシタの端部に接続される。電流は、負極バスに沿ってキャパシタ接続を通って、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。

【0047】

（１２１４）で、電流は、負極バスに沿ってＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。例えば、ＤＣ－ＡＣコンバータの負極端子は、負極バスに接続される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせ中に、モータによって必要とされる通りに、ＤＣをＡＣに変換することができる。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータからモータに向かって伝導される。

【0048】

（１２１６）で、電流は、モータに伝導される。例えば、電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータから別の負極バスに沿って伝導されてもよい。代替的に、電流は、他の回路コンポーネントに接続されている、同じ負極バスに沿って伝導されてもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせについては、モータは、駆動システムに電力を提供する。システムは必要に応じてこのモードで動作して、制御された制動とスムーズなリタードを提供してもよい。

【0049】

図１３は、図９に示される駆動システムにおける、回生制動、抵抗制動、またはその両方の組み合わせの方法の例を提供する。（２）で、回生エネルギーは、モータから伝導される。例えば、モータは、駆動システムのための電源として機能してもよい。モータは、バッテリーなどの、他の電源によって以前に供給されているエネルギーを提供する、ジェネレーターのように作動してもよい。モータからの電流は、モータからＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。電流は、交流（ＡＣ）であってもよい。電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に位置する正極バスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導されてもよい。ＤＣ－ＡＣコンバータは、電流を直流（ＤＣ）に変換してもよい。

【0050】

（１３０４）で、電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータから別の正極バスに沿って、キャパシタに伝導される。例えば、電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に配置されたバスとは異なる正極バスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータとキャパシタとの間を伝導されてもよい。代替的に、電流は、モータとＤＣ－ＡＣコンバータとの間に位置するものと同じバスに沿って、ＤＣ－ＡＣコンバータから伝導されてもよい。

【0051】

（１３０６）で、キャパシタが放電する。例えば、制動回生モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせで、キャパシタによって貯蔵されたエネルギーは、正極バスに沿って流出してもよい。電流は、複数の制動抵抗器に向かって伝導され続けてもよい。

【0052】

（１３０８）で、電流は、閉状態の接触器によって、複数の制動抵抗器に伝導されて、熱として放散される。例えば、複数の制動抵抗器は、互いに並列に接続されている複数の接触器に、直列に接続されてもよい。複数の接触器の少なくとも１つは閉状態であり、そして、電流を、制動抵抗器を通って正極バスに沿って伝導させる。電流は、ダイオードのフォワード・バイアスの性質によって、正極バスに沿ってダイオードに伝導され得ないかもしれない。この実施形態では、特定の回路脚における電流の流れが制限されるように、ダイオードが配向されてもよい。代替的に、ＩＧＢＴなどの別のタイプの半導体が使用されてもよく、当該別のタイプの半導体は作動して、電流を、コンポーネントを通って二方向に伝導させる。電流は、互いに並列に接続されている複数の抵抗性の回路脚を通って、複数のインダクタに伝導される。

【0053】

（１３１０）で、電流は、複数のインダクタを通って伝導される。例えば、複数のインダクタは、互いに並列に接続され、かつ、複数の抵抗性の脚に直列に接続されてもよい。複数のインダクタにおける貯蔵エネルギーは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせで、放電してもよい。電流は、正極バスに沿って、複数のインダクタから複数の半導体スイッチに伝導してもよい。

【0054】

（１３１２）で、電流は、複数の半導体スイッチを通って伝導される。例えば、半導体スイッチのパルシングまたは開閉は、より小さな、より離散的な量の電流が制動抵抗器を通ることを可能にし得る。電流が１つの半導体スイッチが処理するには多すぎる場合、別の半導体スイッチが、その電流の少なくともいくらかを処理するように構成されていてもよい。例えば、１つの半導体スイッチは電流を時間の３分の１処理してもよく、一方で別の半導体スイッチが電流を別の３分の１の時間処理し、そして、別の半導体スイッチが電流を残り３分の１の時間処理する。このように切り替え動作を引き継ぐと、動力供給されるシステムの制動にわたる連続制御を提供することができる。半導体スイッチの各々のデューティーサイクルは、どのくらい長い間、電流が制動抵抗器を通過することができる状態であるかを処理する。より長いデューティーサイクルは、半導体スイッチが閉状態であり、かつ電流を処理している時間が長いことを表す。制動抵抗器と接触器スイッチとを併用して半導体スイッチを使用することで、電弧の発生と個々のコンポーネント上の摩滅が低下され、そして、可動部品を減らすことで、製造の複雑性と費用が低下される。他の電源は、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせの間に、閉状態の接触器によってバイパスされてもよい。従って、電流は、駆動システムの負極バスに沿ってキャパシタに向かって伝導される。

【0055】

（１３１４）で、電流は、キャパシタに伝導される。電流は、負極バスに沿って伝導される。例えば、負極バスは、正極バスに接続されていないキャパシタの端部に接続される。電流は、負極バスに沿ってキャパシタ接続を通って、ＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。

【0056】

（１３１６）で、電流は、負極バスに沿ってＤＣ－ＡＣコンバータに伝導される。例えば、ＤＣ－ＡＣコンバータの負極端子は、負極バスに接続される。ＤＣ－ＡＣコンバータは、回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせ中に、モータによって必要とされる通りに、ＤＣをＡＣに変換することができる。電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータからモータに向かって伝導される。

【0057】

（１３１８）で、電流は、モータに伝導される。例えば、電流は、ＤＣ－ＡＣコンバータから別の負極バスに沿って伝導されてもよい。代替的に、電流は、他の回路コンポーネントに接続されている、同じ負極バスに沿って伝導されてもよい。回生制動モード、抵抗制動モード、または両方のモードの組み合わせについては、モータは、駆動システムに電力を提供する。システムは必要に応じてこのモードで動作して、制御された制動とスムーズなリタードを提供してもよい。

【0058】

１以上の実施形態では、（ａ）モータのために電流を変換するコンバータと、（ｂ）モータに動力供給するための電流のソースとに、連結されており、かつそれらの間に配置されている、抵抗性の回路脚を含むことができる、システムが提供される。回路脚の各々は、コンバータに連結された制動抵抗器を含むことができる。回路脚の各々は、制動抵抗器がコンバータと接触器との間に来るように、制動抵抗器に連結された接触器と、接触器が第１の半導体スイッチと制動抵抗器との間に来るように、接触器に連結された第１の半導体スイッチと、を含むことができる。回生制動モード、抵抗制動モード、あるいは回生制動モードと抵抗制動モードの両方の組み合わせ中に、モータからの回生電流は、制動抵抗器に伝導され得、そして熱として放散され得る。

【0059】

随意に、接触器の各々は、（ａ）接触器に連結された対応する制動抵抗器が、対応するノードから切断されている開状態と、（ｂ）接触器に対応し、そしてそれに連結された制動抵抗器が、接触器の対応するノードに接続されている閉状態との間を、交替するように個々に制御されるように構成され得る。

【0060】

随意に、制動抵抗器の各々は、対応する接触器が閉状態にある間、モータからの回生電流の少なくとも一部を熱として放散するように構成され得る。随意に、制動抵抗器の各々は、対応する第１の半導体スイッチが閉状態にある間、モータからの回生電流の少なくとも一部を熱として放散するように構成され得る。随意に、接触器の各々は、接触器が開状態にある間、モータからの回生電流の少なくとも一部を、キャパシタを通じて伝導させるように構成され得る。随意に、（ａ）１以上のダイオードまたは（ｂ）第２の半導体スイッチは、互いに、かつ、電流のソースとコンバータとの間の接触器および制動抵抗器に、並列に接続され得る。随意に、電流のソースは、電気レールまたはカテナリー式架線またはエネルギー貯蔵デバイスの１以上であり得る。随意に、（ａ）１以上のインダクタ、（ｂ）１以上のダイオードまたは第２の半導体スイッチ、（ｃ）接触器、および（ｄ）制動抵抗器は、コンバータに並列に、オルタネータと整流器とに接続され得る。

【0061】

別の態様では、動力供給されるシステムのモータのために電流を変換するコンバータに連結された制動抵抗器と、互いに並列に制動抵抗器に連結されたいくつかの回路脚とを含み得る、システムが提供される。回路脚の各々は、接触器と、接触器が第１の半導体スイッチと制動抵抗器との間に来るように接触器に連結された第１の半導体スイッチと、を含み得る。動力供給されるシステムの回生制動動作モードまたは抵抗制動動作モードの間、動力供給されるシステムのモータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され得、そして熱として放散され得、それに基づいて、（ａ）接触器または（ｂ）第１の半導体スイッチが閉状態である。

【0062】

随意に、接触器は、電流のオフボードのソースと制動抵抗器との間で互いに並列に接続され得る。随意に、１以上のインダクタは、互いに、かつ、電流のソースとコンバータとの間の接触器および制動抵抗器に、並列に接続され得る。随意に、（ａ）１以上のダイオードまたは（ｂ）第２の半導体スイッチは、互いに、かつ、電流のオフボードソースとコンバータとの間の接触器および制動抵抗器に、並列に接続され得る。随意に、電流のソースは、電気レールまたはカテナリー式架線またはエネルギー貯蔵デバイスの１以上であり得る。随意に、（ａ）インダクタ、（ｂ）１以上のダイオードまたは１以上の第２の半導体スイッチ、（ｃ）接触器、および（ｄ）制動抵抗器は、オルタネータと整流器とに並列に、コンバータに接続される。随意に、キャパシタは、コンバータに並列に、オルタネータと整流器とに接続される。

【0063】

１以上の実施形態では、システムは、２以上のインダクタ、１以上の第１の半導体スイッチ、および１以上の第２の半導体スイッチを含み得るシステムが提供される。インダクタの各々は、動力供給されるシステムに搭載されて配置され得、そしてオフボードの電源とコンバータとに選択的に連結され得、当該コンバータは、動力供給されるシステムのモータのために電流を変換する。追加的に、インダクタの各々は、１以上の第１の半導体スイッチの第１の半導体スイッチのカソードと、（ａ）ダイオードのアノードまたは（ｂ）１以上の第２の半導体スイッチの第２の半導体スイッチのエミッタとの間に位置するノードとに連結され得る。アノードとエミッタの各々は、コンバータ、電流のソースとコンバータとの間で互いに並列に接続されている接触器に、連結され得る。さらに、アノードまたはエミッタは、互いに並列に接続されている制動抵抗器に連結され得、当該制動抵抗器の各々は、接触器とコンバータとの間で異なる接触器と直列に連結される。さらに、アノードの各々は、接触器が第１の半導体スイッチと制動抵抗器との間に来るように、接触器に連結された第１の半導体スイッチに連結され得る。動力供給されるシステムの回生制動モードまたは抵抗制動モードの間、モータからの回生エネルギーは、制動抵抗器に伝導され得、そして熱として放散され得、これに基づいて、接触器または第１の半導体スイッチが閉状態である。

【0064】

随意に、２以上のインダクタと、（ａ）ダイオーまたは（ｂ）第２の半導体スイッチとは、電流のソースとコンバータとの間で、接触器と制動抵抗器とに並列に接続され得る。随意に、電流のソースは、電気レールまたはカテナリー式架線またはエネルギー貯蔵デバイスの１以上であり得る。随意に、（ａ）２以上のインダクタ、（ｂ）ダイオードまたは第２の半導体スイッチ、（ｃ）接触器、および（ｄ）制動抵抗器は、コンバータに並列に、オルタネータと整流器とに接続され得る。随意に、キャパシタは、コンバータに並列に、オルタネータと整流器とに接続される。

【0065】

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、文脈に別段の明示がない限り、複数の参照を含む。「任意の」または「随意に」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み得ることを意味する。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任意の定量的表現を修飾するために適用されてもよい。したがって、「約」、「実質的に」、および「ほぼ」などの用語（複数可）によって修飾される値は、指定された詳細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むことができる。

【0066】

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、および包含されるいずれの方法の実施をも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、本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。そのような他の例は、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含む場合、特許請求の範囲内にあると意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】