具体实施方式

本文所述主题的实施例涉及一种供电系统，该供电系统包括可为负载(例如，车辆系统的负载)供电的电源组件。电源组件包括储能装置，例如可充电电池组件，其可被控制以向负载供电。负载可是车辆系统的牵引电机，但也可是辅助电机，其被供电以执行除车辆系统推进以外的工作，或者可是其他装置。分开的总线将电源组件的电池组件与电源组件内的一个或多个电机导电耦接。每个电池组件可分别为不同于其他电池组件的电机或电机组供电。例如，第一电池组件可包括一个或多个第一电池组件和第一总线，该第一总线使一个或多个第一电池组件导电耦接第一电机或第一电机组并使电流从一个或多个第一电池组件传导到第一电机或第一电机组。同一车辆的第二电池组件可包括一个或多个第二电池组件和第二总线，该第二总线使从一个或多个第二电池组件导电耦接第二电机或第二电机组并使电流从一个或多个第二电池组件传导到第二电机或第二电机组。该系统可包括多个电池组件。

当第二电源组件没有足够的储能为耦接第二电源组件的负载供电时，或者如果储能组件或系统出现故障，控制器可控制电流从第一电源组件传导到第二电源组件。如果车辆系统空转一段时间，可能仍需要为辅助负载(例如HVAC系统和控制系统)供电。如果为辅助负载供电的储能装置在车辆系统空转时耗尽，则可能需要关闭辅助负载，即使需要保持辅助负载的供电。供电系统从存储有可用能量的电源组件的储能装置向辅助负载供电，例如从可连接到可空转的牵引电机的储能装置。

供电系统允许来自一个第一电源组件或一组第一电源组件的一个或多个储能装置的能量传输到一个第二电源组件或一组第二电源组件，以对第二电源组件的电池组件充电和/或向第二电源组件的一个或多个辅助负载供电。电力可通过耦接在电池组件与负载之间(例如，在电池组件与牵引电机之间和/或在电池组件与辅助负载之间)的转换器传输。

图1是根据一个实施例的具有牵引力控制系统102的车辆系统100的示意图。图2中所示的为车辆供电的方法200可由牵引力控制系统102的一个或多个实施例执行。车辆系统表示车辆组。在图示实施例中，车辆组包括通过耦合器110机械地耦合在一起的多个推进生成车辆106(例如，车辆106A-C)和非推进生成车辆108(例如，车辆108A-B)，同时车辆系统沿着线路104移动。虽然本文描述的车辆系统是轨道车辆组，其具有作为动力车辆的机车和作为非动力车辆的轨道车辆(并且车辆组是火车)，但是可选地，本文描述的一个或多个实施例可应用于其它类型的车辆组和/或车辆。这些其他车辆组可包括一辆或多辆非公路车辆(例如，采矿车辆或其他并非设计用于在公共道路上行驶的车辆或法律不允许在公共道路上行驶的车辆)、海船、汽车、卡车、飞机等。此外，车辆系统可由单个车辆而不是多个车辆形成。可选地，在由多个车辆形成的车辆系统中，车辆可彼此分离，但实际上或逻辑上彼此耦接，因为车辆彼此通信以协调它们彼此的运动(使得单独的车辆作为更大的车辆系统或车队沿着线路一起运动)。

车辆包括推进系统112，其具有与车辆的车轴114和/或车轮116可操作地耦接的牵引电机(如下所示和所述)。牵引电机可通过一个或多个齿轮、齿轮组或其他机械装置而与车轴和/或车轮连接，以将牵引电机产生的旋转运动转换为车轴和/或车轮的旋转，从而推动车辆和车辆系统。不同的牵引电机可与不同的车轴和/或车轮可操作地连接，使得可能被停用(例如，关闭)的牵引电机不旋转相应的车轴和/或车轮，而保持激活(例如，打开)的牵引电机旋转相应的车轴和/或车轮。

图2示出了推进系统200和牵引力控制系统202的电路图。在一个示例中，推进系统可使用柴油发动机。推进系统可包括一个或多个发动机204，其可通过一个或多个传动构件208(例如，轴和/或齿轮等)与交流发电机或发电机206(“图2中的交流发电机”)可操作地连接。发动机转动轴或其他传动构件，使交流发电机或发电机产生电流。该电流可被提供给整流器210，整流器210随后将电流提供给几个逆变器212(“图2中的逆变器1”、“逆变器2”、“逆变器3”、“逆变器4”、“逆变器5”和“逆变器6”)。在图示实施例中，逆变器212可与不同的牵引电机214(图2中的“TM1”、“TM2”、“TM3”、“TM4”、“TM5”和“TM6”)连接。逆变器还与控制系统可操作地连接。控制系统可控制哪些牵引电机可启动或停用、它们接收的功率水平、它们可能产生的转矩、电流的相位宽度调制、牵引电机的热输出、施加在牵引电机上的总电压、甚至提供给牵引电机的电流的相位和循环率。此外，控制系统可通过可传送至逆变器的控制信号来控制牵引电机的操作状态的其它方面。例如，控制系统可通过一个或多个有线和/或无线连接将不同的控制信号传送到不同的逆变器，以分别控制(a)哪写逆变器激活相应的牵引电机，(b)哪些逆变器停用相应的牵引电机，(c)逆变器提供给相应牵引电机的电流(例如，控制牵引电机的功率输出)，等等。值得注意的是，虽然这里使用术语牵引电机，但它包括其他电机，例如向例如船舶的驱动轴或飞机的转子提供扭矩的电机。

一个或多个牵引电机鼓风机216(图2中的“TMB1”和“TMB2”)表示将空气移向牵引电机以冷却牵引电机的风扇。在一个实施例中，一个牵引电机鼓风机可冷却多个牵引电机。牵引电机鼓风机的运行速度可通过控制系统向牵引电机鼓风机发送的控制信号进行控制。多个温度传感器218感测或测量牵引电机的工作温度，并生成代表牵引电机的运行温度的数据。这些数据可传送到控制系统。如上所述，控制系统可至少部分地基于牵引电机的运行温度来选择要打开或关闭的牵引电机。

如上所述，控制系统可停用一个或多个牵引电机和/或改变牵引电机的运行状态，使得激活的牵引电机的综合功率输出满足或超过车辆系统所需的牵引负载。相对于使用更多激活的牵引电机推进车辆系统而言，这样做可提高推进系统的效率。

在将柴油动力机车改装为纯电池动力机车(或其他车辆)时，这种推进系统的柴油机、交流发电机或发电机、轴和整流器可更换为储能装置。新型车辆可设计为仅使用来自储能装置的动力(即，不使用发动机)或使用来自储能装置的动力和发动机动力的组合。合适的储能装置包括例如电池、电池组、燃料电池、电容器等。为方便起见，储能装置可通篇称为电池系统和/或电池组。

图3示出了车辆供电系统300或能源系统的示意图，该系统将电池组分成单独的电池组件302，每个电池组件为单独的电源组件304供电。如图3所示，每个电源组件可从物理上和电气上与其他电源组件分离。相反，每个电源组件可操作地耦接控制器306。控制器可控制每个电源组件，使得不同的电源组件可在车辆操作期间根据需要具有不同的输入和/或输出，以优化车辆性能。以这种方式，电池组件可根据单个电源组件的需要而变化。

合适的电池组件可包括许多电池串。每个电源组件至少包括电池组件、逆变器308、牵引电机310和轮对312。可选地，电源组件可包括一个以上的牵引电机、辅助电机等，如将参照图4更详细地描述的。通过将电源组件彼此隔离，当一个电池组件、逆变器、牵引电机、轮对等发生性能下降或故障时，控制器可向其他电源组件供电，以继续车辆运行，而不会完全关闭或发生故障。类似地，根据各个电源组件内的电力使用情况，可维护、充电、修理各个电源组件等。因此，控制器可确定一个电源组件的电池组件什么时候具有较低或降低的电荷或功率，从而在机车可能需要最大功率之前不操作该电源组件。或者，控制器可确定电源组件将在即将到来的停止处充电，从而在充电之前优先使用该电源组件以利用电源组件中尽可能多的电力。或者，控制器可使得电源组件优先于另一功能，该功能可包括为车辆的辅助系统或某些其他电气系统供电的辅助电机。在一个示例中，车辆可是机车，辅助电机操作机车的加热和空调。在另一个示例中，车辆是道路客运车辆，辅助系统是通信和导航系统。在任一个示例中，控制器保持电源组件内的电源，以确保辅助功能保持可用，即使在非推进状态下也是如此。

下面参照图4至图14进行的描述包括对附图的介绍以用于解释说明。在每个附图中没有示出所公开的实施例的所有特征。在所描述的附图中可省略不需要描述如附图中所描绘的实施例的某些方面的特征，然而在任一个附图中讨论的方面和特征可适用于任何其他附图的方面和特征。

参考图4，供电系统400，例如，本文所述的车辆系统，可包括多个电源组件401-1、401-2、401-3。如图4所示，电源组件包括三个电源组件，但是供电系统可包括两个或更多的任意多个电源组件。每个电源组件的部件在附图中通过-1、-2、-3、-n指定，以区分一个电源组件的部件和另一个电源组件的部件。以下对图4的描述涉及第一电源组件401-1，但该描述适用于其他电源组件401-2、401-3。电源组件可全部提供在车辆系统的一个车辆上，或者电源组件可提供在车辆系统的不同车辆上。

仍然参考图4，电源组件401-1包括储能组件402-1，其包括一个或多个电池。每个电源组件还可包括多个转换器404A-1、404B-1、404C-1、可是多个电机之一的牵引电机406-1、可包括一个或多个电机的一个或多个辅助装置408-1、408-n以及DC总线412-1。

连接装置416-1可电耦接在DC总线412-1、第一转换器404A-1、牵引电机406-1和电源418(称为路侧源)之间。电源418可是三相AC电源。在其它实施例中，电源可是单相AC电源或DC电源。在一个示例中，连接装置416-1可是转换开关。可选地或者附加地，电源可通过一个或多个其他转换器404B-1、404C-1配置或耦接DC总线412-1。在此示例中，电源可通过转换器404A-1和连接装置416-1耦接DC总线412-1，连接装置416-1可被配置为与车辆外的电源耦接。可选地或者附加地，电源可通过一个或多个其他转换器404B-1、404C-1(称为辅助转换器)连接到DC总线412-1。在电源通过转换器连接到DC总线412-1的情况下，电源可是任何DC或AC电源。在电源直接连接到DC总线412-1的情况下，电源可能需要是DC电源。

连接装置416-1可耦接在电源与第一转换器404A-1之间，称为牵引电机转换器。连接设备416-1可在将电池组件402-1与相应的牵引电机406-1导电耦接的车载(onboard)状态和将相应的牵引电机转换器404A-1与电源418导电耦接的车外(offboard)状态之间改变状态。通过这种方式，电源418可用于对电池组件402-1充电。此外，在电源可耦接牵引电机转换器404A-1以对第一电源组件401-1的电池组件402-1充电时，连接装置416-1断开牵引电机406-1，以防止车辆在充电过程中意外移动。

在制动过程中，可能存在电池组件402-1无法吸收牵引电机406-1提供的所有能量的情况。这可能是由于电池组件402-1的充电状态(例如，处于或接近完全充电状态)、电池性能问题、电池寿命、比电池容量更高的制动需求等。在这些条件下，如果存在动态制动栅极组件424-1，则其可通过开关426-1电耦接DC总线412-1。因此，当牵引电机406-1提供的能量可能大于电池组件402-1可存储的能量时，其余部分可作为热量在动态制动格栅组件424-1中消散。

当第一转换器404A-1可耦接DC总线412-1和牵引电机406-1时，DC总线412-1可用于将电池组件402-1耦接第二转换器404B-1和第三转换器404C-1。在一个示例中，第二转换器404B-1耦接辅助总线405，辅助总线405连接到具有一个或多个辅助负载408-1、408-n的一个或多个辅助设备。辅助设备408-1、408-n可是电源组件401-1所需的鼓风机、泵、风扇等。辅助总线405对于所有电源组件401-n是公共的。辅助负载410-1、410-n(图7)(例如，灯、用于制动系统的空气压缩机、酒店负载、HVAC系统、控制系统等，其可用于车辆的操作)可连接到辅助总线。通常，即使在电源组件401-1的电池组件402-1可能断电时，这些辅助设备也可能需要运行。在这些情况下，辅助转换器404B-1可向辅助总线供电，在一个示例中，辅助总线可从一个或多个其他电源组件永久地或选择性地通电。

在另一示例中，第三转换器404C-1可用于为另一车辆上提供的总线413-n供电，或在必须从车外电源组件401-1向DC总线412-1进行电源传输时使用。在一个示例中，电池组件402-1可在车辆移动时从例如接触网、第三轨道、另一机车、诸如辅助动力单元(APU)之类的另一电源充电。在每个示例中，第一转换器404A-1可用于驱动牵引电机406-1，而辅助转换器404C-1可用于对电池组件402-1充电。

图5示出了用于供电系统的控制器414的示意图。在一个示例中，控制器可用于图4的供电系统。控制器可包括一个或多个处理器502、存储器504、一个或多个传感器506和用于与多个总线通信的收发器508。在一个示例中，多个总线可是图4的多个总线412-1、412-2、412-3。参考图6，控制器可电耦接供电系统的电池组件、牵引电机和/或辅助设备408。

控制器可执行存储在一个或多个存储器中的指令集来处理数据。例如，控制器可包括或耦接一个或多个存储器。存储器可根据需要存储数据或其它信息。存储器可是信息源或处理机器内的物理存储器元件的形式。

这组指令可包括各种命令，这些命令指示作为处理机器的控制器执行特定操作，例如本文描述的主题的各种实施例的方法和处理。所述指令集可是软件程序的形式。软件可是各种形式，例如系统软件或应用软件。此外，软件可是单独程序的集合、较大程序中的程序子集或程序的一部分的形式。软件还可包括以面向对象编程的形式的模块化编程。处理机器对输入数据的处理可响应于用户命令，或者响应于先前处理的结果，或者响应于另一个处理机器发出的请求。

一个或多个处理器或控制器可表示电路、电路系统或其部分，这些电路、电路系统或其部分可实现为具有相关指令的硬件(例如，存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质上的软件，例如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等)，其执行本文所述的操作。硬件可包括硬连线以执行本文所述功能的状态机电路。可选地，硬件可包括电子电路，所述电子电路包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的设备，例如微处理器、处理器、控制器等。可选地，控制器可表示处理电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、微处理器等中的一个或多个。各种实施例中的电路可执行一个或多个算法来执行本文描述的功能。一个或多个算法可包括本文公开的实施例的方面，无论是否在流程图或方法中明确标识。

如本文所使用的，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在本地存储介质(例如，一个或多个存储器)中供计算机执行的任何计算机程序，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型仅是示例性的，因此不限于可用于存储计算机程序的存储器类型。

合适的传感器可是速度传感器、压力传感器、位置传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器等。另外，收发机可是向控制器发送信号和从控制器接收信号的单独的接收器和应答器。

参考图6，控制器与供电系统的电源组件401电耦接，以控制从电池组件402到车辆系统的牵引电机406的电流传导。具体地，控制器可根据需要引导电池组件传导电流，以满足车辆的推进、制动或保持需求。为清楚起见，图6中仅示出了一个电源组件。控制器连接到并控制供电系统的所有电源组件。如图6所示，控制器可控制电池组件、动态制动栅极组件424的开关426(如果存在)、转换器404A、404B、404C、辅助负载408-1、408-n和电源418。

参考图7，供电系统通过从电源组件401-1、401-n的电池组件402-1、402-n经由辅助转换器404B-1、404B-n提供电流来向辅助负载410-1、410-n供电。尽管为了清楚起见示出了两个电源组件，但是两个以上的电源组件可为辅助负载410-1410-n供电。交流电压可由变压器475、476升高或降低，并且不需要的频率可由滤波电容477过滤掉。使用有源和无源元件的附加滤波元件和/或网络可被采用。来自每个电源组件401-1、401-n的电流480-1、480-n被提供给辅助总线405以向辅助负载408-1、408-n供电。辅助负载408-1、408-n可能需要不同量的电流481-1、481-n。控制器可控制电池组件402-1、402-n的操作，以向各个辅助负载408-1、408-n提供所需的电流481-1、481-n，如美国PGPUB 2020/0254900 A1中所述。

参考图8，电池组件402-1、402-2可由电源418充电。为清楚起见，图中仅示出第一和第二电源组件408-1和408-2，但供电系统的电源组件的电池组件可由电源充电。电源向电源组件提供电流419。如图所示，电源提供的电流是交流电。电流419被分为单独的电流419-1、419-2以用于电源组件401-1、401-2。控制器414可确定供应给每个电源组件401-1、401-2的电流量。电流419-1，419-2可经过滤波电感478、479，并通过连接装置416-1、416-2到达第一转换器404A-1、404A-2。连接装置416-1、416-2处于其车外位置，以防止电流419-1、419-2为牵引电机406-1、406-2供电。控制器操作第一转换器404A-1、404A-2作为整流器，以将AC 419-1、419-2转换为DC 420-1、420-2并对电池组件402-1、402-2充电。在一个实施例中，电源可是无线和/或感应式供电。

参考图9，第一电源组件401-1可对供电系统的第二电源组件401-2的电池组件402-2充电。电源与供电系统断开，或者没有可用的电源，例如当车辆系统不在充电站附近时。控制器控制第一电源组件401-1的电池电源组件402-1以提供电流403-1。电流403-1为直流电，并由第一转换器404A-1反转为三相交流(AC)407-1。控制器将连接装置416-1置于车外位置并且AC 407-1经过第一和第二滤波电感478、479到达第二电源组件401-2。第二连接装置的连接装置416-2也被控制器置于车外位置，并且控制器操作第二电源装置401-2的第一转换器404A-2以将三相AC 407-1整流为DC 409-2以对电池组件402-2充电。

参考图10，如果第二电源组件402-2的电池组件402-2没有足够的电力来操作辅助负载408-2或发生故障，则第一电源组件401-1的电池组件402-1可用于为第二电源组件401-2的辅助负载408-2供电。第一电源组件401-1的电池组件402-1的DC 403-1由第一转换器404A-1整流为AC 407-1并经过滤波电感478、479。控制器414控制第一电源组件401-1的连接装置416-1处于车外位置。控制器414还控制第二电源组件的连接装置416-2处于车外位置，并且AC 407-1被提供给第二电源组件401-2的第一转换器404A-2。第二电源组件401-2的第一转换器404A-2被控制器414关断，从而AC 407-1经过转换器404A-2的整流动作被提供给第二电源组件401-2的一个或多个辅助负载408-2。

参考图11，控制器可控制第一电源组件401-1的第一转换器404A-1以提供单相交流电(AC)411-1。单相AC 411-1经过滤波电感478、479，并被提供给第二电源组件401-2的第一转换器404A-2。电源系统400未连接到电源418并且控制器将第二电源组件401-2的连接装置416-2置于车外位置。单相AC 411-1被提供给第二电源组件401-2的牵引电机转换器404A-2，其将AC 411-1整流到DC 409-2以对第二电源组件401-2的电池组件402-2充电。该操作与图9的操作相似，只是使用单相系统而不是图9中使用的多相(例如，三相)。

参考图12，控制器可控制第一电源组件401-1的牵引电机变流器404A-1和第二电源组件401-2的牵引变流器404A-2作为直流连接器工作。控制器可操作第一电源组件401-1的牵引电机转换器404A-1以循环地操作。在第一转换器404A-1的A相中产生的电流A1如图所示。转换器404A-1的B相和C相中产生的电流未示出，但是可理解，B相和C相电流可具有与A相电流A1类似的波形。

控制器操作牵引电机变流器404A-1以建立A相电流A1。然后，控制器操作牵引电机变流器404A-1，以使电流减小，直到A相电流A1为零。A相电流A1在一段时间内保持为零，并且循环重复。控制器操作牵引电机变流器404A-1的B相和C相，以产生类似的B相和C相电流。

滤波电容477被充电到DC总线412-1的电压的三分之一，并且A相电流A1经过滤波电感478、479、经由第二电源组件401-2的连接装置416-2到达第二DC总线412-2。控制器操作第二电源组件401-2的牵引电机转换器404A-2，以向第二电源组件401-2的电池组件402-2提供A相电流A2，以对电池组件402-2充电。如图所示，第二电源组件401-2的第一变流器404A-2提供的A相电流A2滞后于第一电源组件401-1的牵引电机变流器404A-1提供的A相电流A1。第二电源组件401-2的牵引电机变流器404A-2提供的B相和C相电流类似地滞后于由第一电源组件401-1的牵引电机变流器404A-1提供的B相和C相电流。除了图中所示的配置之外，配置逆变器404A-1、404A2、滤波电感478、479和滤波电容477的附加方式也可形成DC-DC变流器。

参考图13，供电系统可操作为辅助负载408-1、408-n供电，并为一个或多个电源组件401-n的一个或多个电池组件充电。控制器可关闭或减少提供给辅助负载408-1、408-n的功率。由第一电源组件401-1的第二转换器404B-1提供的交流电407-1的一部分作为交流电481-1提供给辅助负载408-1、408-n。如图所示，第一辅助负载408-1具有辅助负载电流481-1，该辅助负载电流481-1可全部或部分地为第一辅助负载408-1供电。一个或多个附加辅助负载408-2可被关断，或具有减小的电流以向附加辅助负载408-n提供减小的功率。由第一电源的第二转换器404B-1提供的剩余交流电407-1被提供给第二电源组件401-2的第二转换器404B-2。第二电源组件的第二转换器404B-2将交流电整流为直流电409-2，从而为第二电源组件401-2的电池组件402-2充电。

参考图14，控制器可操作以通过用于向辅助负载408-1、408-n供电的第二转换器404B-1、404B-n将电力从第一电源组件401-1传输到另一电源组件401-n。控制器操作第一电源组件401-1的第二(辅助)转换器404B-1以产生交流电压。控制器操作另一电源组件401-n的第二转换器404B-n作为PWM整流器，以向另一电源组件401-n的电池组件401-n提供直流电以对另一电源组件401-n的电池组件401-n充电。可选地，在所有辅助负载408-1、408-n被关断的情况下，控制器可以类似于关于图9至图12所述的第一(牵引电机)转换器404A-1、404A-n的操作的方式来操作辅助转换器404B-1、404B-n。

参考图15，根据一个实施例，路侧源可是DC源。在本实施例中，路侧源电压低于DC总线。当连接到路侧DC电源时，电压被车上的路侧源电容器418过滤。第一DC总线412-1和第二DC总线412-2连接到路侧源电容器。在路侧源和第一DC总线412-1之间连接一对第一电感器491、492以提高电压。第二对电感器493、494连接在路侧源电容器和第二DC总线412-2之间以提高电压。第一DC总线未连接到任何辅助负载，第二DC总线连接到辅助负载408-1408-n。当未连接路侧源并且需要从第一DC总线和第二DC总线进行电源传输时，使用以下四种模式之一。在第一操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1作为降压斩波器或转换器(降压转换器)运行，第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2可作为升压转换器或斩波器(升压转换器)运行。由于第一逆变器404A-1作为降压转换器运行，因此第一电池组件402-1的电压可大于路侧源电容器的电压，并且由于第一逆变器404A-2作为升压转换器运行，因此第二电池组件402-2的电压大于路侧源电容器的电压。在根据本实施例的供电系统的第一操作模式下，供电系统可为电池组件充电并运行辅助负载。

在第二操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1完全导通，并且第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2关闭。由于第一逆变器404A-1的全导通特性，第一电池组件402-1的电压等于路侧源电容器的电压，并且由于无源整流，第二电池组件402-2的电压等于路侧源电容器的电压。在第二操作模式下，供电系统可运行辅助负载。在这种模式下，由于电压不受控制，因此不能使用蓄电池充电器功能。

在第三操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1完全导通，第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2作为升压转换器运行。第一电池组件402-1的电压等于路侧源电容器的电压，并且第二电池组件402-2的电压可大于路侧源电容器的电压。在第三操作模式下，供电系统可为电池组件充电并运行辅助负载。

在第四操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1作为降压转换器运行，并且第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2关断。第一电池组件402-1的电压大于路侧源电容器的电压，并且第二电池组件402-2的电压等于路侧源电容器的电压。在第四操作模式下，供电系统可为电池组件充电并运行辅助负载。

参考图16，根据一个实施例，路侧源可是DC源。在本实施例中，路侧源电压高于DC总线。当连接路侧DC电源时，电压被车上的路侧源电容器过滤。第一DC总线412-1和第二DC总线412-2连接到路侧源。一对第一电感器491、492连接在路侧源电容器和第一DC总线412-1之间以降低电压(降压)。第二对电感器493、494连接在路侧源电容器和第二DC总线412-2之间以降低电压(降压)。第一DC总线412-1和第二DC总线412-2对称连接。第一DC总线未连接到任何辅助负载，并且第二DC总线连接到辅助负载408-1，…408-n。当未连接路侧源并且需要从第一个DC总线和第二个DC总线进行电力传输时，使用以下四种模式之一。在第一操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1作为升压转换器运行，第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2作为降压转换器运行。由于第一逆变器404A-1作为升压转换器运行，因此第一电池组件402-1的电压低于路侧源电容器的电压，并且由于第一逆变器404A-2作为降压转换器运行，第二电池组件402-1的电压低于路侧源电容器的电压。在第一操作模式下，供电系统可为电池组件充电并运行辅助负载。

在第二操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1关断，第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2作为降压转换器操作。由于无源整流，第一电池组件402-1的电压等于路侧源电容器的电压，并且第二电池组件402-2的电压小于路侧源电容器的电压。在第二操作模式下，供电系统可运行辅助负载。

在第三操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1关断，第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2完全导通。由于无源整流，第一电池组件402-1的电压等于路侧源电容器的电压，并且由于第一转换器404A-2完全导通，第二电池组件402-2的电压等于路侧源电容器的电压。在第三操作模式下，供电系统可运行辅助负载。

在第四操作模式下，第一DC总线412-1的第一逆变器404A-1的A相A1和B相B1作为升压转换器操作，第二DC总线412-2的第一逆变器404A-2的A相A2和B相B2完全导通。由于第一逆变器404A-1作为升压转换器运行，因此第一电池组件402-1的电压低于路侧源电容器的电压，并且由于第一转换器404A-2完全导通，因此第二电池组件402-2的电压等于路侧源电容器的电压。在第四操作模式下，供电系统可为电池组件充电并运行辅助负载。

一种用于车辆系统的供电系统可包括：两个或更多储能装置，其可存储所述车辆系统的一个或多个车辆上的电能；以及两个或更多总线，所述两个或更多总线中的每一个总线将所述两个或更多储能装置中的储能装置与所述车辆系统的多个负载中的相应负载导电耦接。所述供电系统可还包括控制器，所述控制器可控制电流从一个或多个所述储能装置传导到一个或多个其他总线，以将能量传输到其他储能装置或所述一个或多个其他总线的其他负载。

可选地，所述控制器可操作用于所述两个或更多储能装置中的第一储能装置的第一转换器以从所述第一储能装置输出电流，所述两个或更多总线可传导所述第一储能装置供应的电流的第一部分以向一个或多个所述负载供电。所述控制器可通过控制第二转换器以输出所述电流的第二部分来控制所述两个或更多储能装置中的第二储能装置的充电。

可选地，连接装置可选择性地在第一状态下将每个所述储能装置与所述多个负载中的第一负载耦接或在第二状态下将每个所述储能装置与电源耦接。所述控制器可将所述连接装置改变为所述第二状态以将每个所述储能装置与所述电源耦接以对每个所述储能装置充电。

可选地，所述控制器可在所述连接装置处于所述第二状态并且所述电源从所述两个或更多储能装置断开时，使电流从所述一个或多个储能装置传输到所述一个或多个其他储能装置。

可选地，所述控制器可在所述连接装置处于所述第二状态并且所述电源从所述两个或更多储能装置断开时，使电流从一个或多个储能装置传输到所述多个负载中的一个或多个第二负载。

可选地，所述控制器可操作所述第一转换器以输出交流电形式的电流，并且操作所述第二转换器作为脉宽调制整流器以对所述第二储能装置充电或者向耦接所述第二储能装置的总线供电。

可选地，所述控制器可操作所述第一转换器以输出单相交流电形式的电流。

可选地，所述多个负载可包括车辆系统的一个或多个电机。

一种车辆系统供电系统可包括：提供在所述车辆系统的一个或多个车辆上的多个电源组件。每个所述电源组件可包括：包括可充电储能装置的电池组件，耦接所述电池组件的两个或更多转换器，所述车辆系统的一个或多个车辆上的一个或多个负载，每个负载耦接至少一个转换器，以及与所述电池组件和所述两个或更多转换器导电耦接的总线，其中，每个电源组件的至少一个转换器耦接另一个电源组件的至少一个总线。所述车辆系统供电系统可包括控制器，所述控制器耦接所述多个电源组件中的每一个电源组件，并且可控制电流从一个电源组件的至少一个可充电储能装置传导到a)至少一个其他可充电储能装置以对所述其他可充电储能装置充电或b)所述一个或多个电源组件的一个或多个负载。

可选地，每个电源组件可包括连接装置，所述连接装置可选择性地在第一状态下将每个可充电储能装置与所述一个或多个负载中的第一负载耦接，或在第二状态下将每个可充电储能装置与所述车辆系统外的电源耦接。所述控制器可将所述连接装置置于所述第二状态以将每个可充电储能装置与所述电源耦接以对每个可充电储能装置充电。

可选地，所述控制器可在第一可充电储能装置和第二可充电储能装置的连接装置处于所述第二状态并且所述电源与所述多个电源组件断开连接时，使电流从所述第一可充电储能装置传输到所述第二可充电储能装置。

可选地，所述控制器可在第一可充电储能装置和第二可充电储能装置的每个连接装置处于所述第二状态并且所述电源与所述电源组件断开连接时，使电流从所述第一可充电储能装置传输到所述第二可充电储能装置的一个或多个负载。

可选地，所述控制器可操作第一电源组件的第一转换器以从第一可充电储能装置产生第一电流作为交流电，并操作第二电源组件的第二转换器作为脉宽调制整流器，以对第二可充电储能装置充电或向耦接所述第二电源组件的总线供电。

可选地，所述一个或多个负载可包括所述车辆系统的一个或多个电机。可选地，所述一个或多个电机可包括所述车辆系统的一个或多个牵引电机。

一种方法可包括：指示在车辆系统上提供的多个电源组件中的第一电源组件的第一储能装置向第一总线提供电流，所述第一总线将所述第一储能装置与所述车辆系统上的一个或多个第一负载导电耦接。所述方法可还包括：使电流从所述第一储能装置传导到所述多个电源组件中的一个或多个第二电源组件的一个或多个第二总线，以对所述一个或多个第二电源组件的一个或多个第二储能装置充电，或向所述一个或多个第二电源组件的一个或多个第二负载供电，所述一个或多个第二电源组件导电耦接所述一个或多个第二总线，所述第二负载在所述车辆系统上。

可选地，每个电源组件可包括连接装置，所述连接装置被配置为在第一状态下将所述电源组件的储能装置与一个或多个负载耦接，或在第二状态下将所述电源组件的储能装置与所述车辆外的电源耦接。所述方法可还包括将所述第一电源组件的连接装置置于所述第二状态，以将所述第一储能装置与所述一个或多个第二电源组件的一个或多个第二总线耦接。

可选地，所述方法可还包括：在所述第一电源组件的连接装置处于所述第二状态并且所述电源与所述第一电源组件断开时，使电流从所述第一电源组件传输到所述一个或多个第二电源组件的一个或多个第二储能装置。可选地，所述方法可还包括：在所述第一电源组件的连接装置处于所述第二状态并且所述电源与所述第一电源组件断开时，使电流从所述第一电源组件传输到所述一个或多个第二电源组件的一个或多个第二负载。

可选地，所述方法可还包括：将所述第一总线和所述第二总线之一连接到所述电源；以及以下中的一个或多个，a)对所述第一储能装置或所述第二储能装置中的一个或多个进行充电，或b)运行所述第一负荷或所述第二负荷中的一个或多个。

可选地，所述电源为交流电压源。可选地，所述电源为直流电压源。

如本文所使用的，术语“处理器”和“计算机”以及相关术语，例如“处理设备”、“计算设备”和“控制器”可不仅限于本领域中称为计算机的那些集成电路，而是指微控制器、微型机、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列、专用集成电路和其他可编程电路。合适的存储器可包括例如计算机可读介质。计算机可读介质可是例如随机存取存储器(RAM)、计算机可读非易失性介质(例如闪存)。术语“非暂时性计算机可读介质”表示实现用于短期和长期存储信息的基于计算机的有形设备，例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块、或任何设备中的其他数据。因此，本文描述的方法可被编码为体现在有形的、非暂时性的、计算机可读介质中的可执行指令，包括但不限于存储设备和/或存储器设备。在由处理器执行时，这样的指令使得处理器执行本文所描述的方法的至少一部分。因此，该术语包括有形的计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机存储设备，包括但不限于易失性和非易失性介质，以及可移动和不可移动介质，例如固件、物理和虚拟存储器、CD-ROM、DVD和其他数字源，例如网络或互联网。

单数形式“一”和“该”包括复数含义，除非上下文另有明确规定。“可选”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或不发生，并且该描述可包括事件发生的实例和事件不发生的实例。如本文在说明书和权利要求书中所使用的近似语言，可应用于调整任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由诸如“大约”、“实质上”和“大约”的一个或多个术语调整的值可不限于指定的精确值。至少在某些情况下，近似语言可能对应于测量该值的仪器的精度。在这里以及在整个说明书和权利要求书中，可组合和/或交换范围限制，除非上下文或语言另有指示，否则可识别这些范围并包括其中包含的所有子范围。

本书面描述使用示例来公开实施例，包括最佳模式，并使本领域的普通技术人员能够实践实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。权利要求限定了本发明的可专利范围，并包括本领域普通技术人员可能想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言没有实质性区别的等效结构元件，则这些示例应该在权利要求书的范围内。