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  第一艘柴油機船隻其實也就是第一艘柴電動力船隻,是1903年下水的俄羅斯汪達爾號油輪。而蒸氣渦輪-電動機推進則是在1920年代於美國田納西級戰列艦上使用,後續這類技術都一直有少量運用;在美國以外,20世紀初運用柴電動力最大型的艦艇屬芬蘭海軍的維納莫寧級海防戰艦,美國海軍在二戰爆發時因蒸氣渦輪的料件生產短缺,二戰初製造的艾瓦茲級護航驅逐艦也運用了柴電推進設計。  在戰後,運用柴電動力設計的艦艇主要是破冰船。  一些當代的船隻,比如遊艇和破冰船上,使用電動機進行輔助推進幫助船隻進行360度旋轉從而使得船隻更具有操作性。  還有一些船隻使用燃氣輪機但原理卻基本相似。其實很大一部分船隻的動力系統則是將各種輪機系統混和在一起的。比如瑪麗二世女王號,在船的底部安有一組柴油機以及在頂部排氣塔的一組燃氣輪機。這裡兩組輪機都用於發電以供應發電機,船隻的推進螺旋槳卻並未與這兩組的任何一組直接連線。

  柴電動力在第一次世界大戰之前就已經成功地在潛艇上使用,由此潛艇的續戰力相較更早的潛艦又有提升。在柴油引擎未泛用前,潛艦的熱機動力曾用過煤油或汽油引擎,但是這些燃料容易揮發,不易運用;揮發性小、燃點高的柴油讓潛艦更為安全,且柴油引擎的效率好,潛艦也能有更遠的航程。  初期潛艦運用的柴電動力,由柴油機、電動機、發電機、蓄電池構成。螺旋槳由柴油機與電動機並聯,在水上航行可運用柴油機航行,也可讓柴油機帶動發電機為蓄電池充電。在潛航狀態時,艦艇空氣有限,無法讓需要耗氧的熱機運作;蓄電池會為電動馬達提供能量,由電力推動螺旋槳。  在這階段,柴油引擎和電動馬達是連線在同一組傳動裝置上,視需求切換並聯機組,而柴油引擎會另外連線發電機為潛艦電池充電。但轉換動力來源切換變速箱會造成額外的噪音,為了容納多型機組而拉長的螺旋槳傳動軸則會製造更多振動,增加被偵測到的風險。狹義來看,尚不算真正的柴電動力。蘇聯部分使用這種架構的潛艦則以設定3組推進機組處理隱匿性問題:比如三臺柴油機或電動機同時運作,或者通過通氣管讓兩臺靠外的柴油機為蓄電池充電,中間的推進槳則由更安靜的電動機繼續運作等等。  至1928年,美國海軍工程局開發出現在認知的柴電動力輪機,該機組在S級潛艇上測試。美國設計的機組柴油引擎不再連結傳動軸,僅連結發電機,推進皆由電動機輸出,柴油引擎工作便只剩供電;這種設計好處在柴油引擎可以視情況開關,讓潛艦指揮官可以有具效率的排程下輸出動力,如果在多組柴油機同時啟動時還可以在航行兼進行充電。這項設計在海豚級潛艦(美國海軍)上開始匯入,在二戰期間除美國外開發出類似架構匯入服役者僅有英國的U級潛艦(英國皇家海軍),這套動力架構在二戰後各國皆爭相匯入,成為現代柴電動力的主要設計。 柴電動力的效能被認為是常規動力潛艇中比較成功的,而且其研發和製造難度相對較低。很多國家的海軍都通過進口潛艇之後仿製,從而增加本國的潛艇研究經驗,同時降低製造成本。在兩次大戰之中,德國的一些柴電潛艇的設計相當出色,但也有一些並不太好。這些潛艇在戰後提供給同盟國以及蘇聯之後,都很大程度上增加了各自國家的潛艇研製能力。美國很多舊式潛艇的傳動軸相互垂直,這種大噪音的設計在之後被遺棄。還有一些舊式潛艇的輪機艙都被從中切成兩半,然後再將潛艇拉長以彌補艙室的空間,以這種方式讓柴油機更穩定更可靠,但在接受德國的潛艇技術之後很多歐洲潛艇的柴油機都顯示出了進步。  現代柴電潛艇的推進槳通常不會直接連線到柴油機,通常來說每個推進槳對應一個電動機,兩個或更多的柴油發電機負責為潛艇提供電能併為電池充電。這種設計由於將潛艇動力系統的噪音有效的控制在內殼裡,從而很大程度上減少了潛艇的噪音及聲音標記,甚至一些核潛艇也用這種設計減少反應堆艙直接對外產生的噪音。其中以法國的核潛艇尤為出眾,另外中國的093型核潛艇也採用這種技術,不過093型採用渦輪電機提供推進動力。

  在20世紀20年代,柴電技術第一次應用於調車機車和列車機車中用於在鐵軌中移動,掛載和解掛列車。第一個列車機車由美國機車公司建造,ALCO HH系列柴電調車機車於1931年開始投入系列化生產。在20世紀30年代,這個系統首先接受了流線型外殼設計,並在當時成為了速度最快的列車。柴電動力在當時成為了相當流行的動力設計,其大大簡化了將動力傳輸到輪子的過程,並且由於兩個可以同時工作,從而讓保養週期和要求降低,相比下動力直接傳輸則會造成整個傳動系統極為複雜。另外一些研究試圖用過液壓系統傳動,並且現在已經證實這種系統比柴電系統更有效率,但無論直接傳動還是液壓傳動都極為複雜使得這兩種系統都很難吸引公眾和機車製造商的眼光。

  

  有一些大客車已經用電力或者混合動力。通過使用柴油機和BAE系統在剎車時產生的能量為電池充電從而運作電動機。通常來說並聯式柴電混合動力的客車通常比純內燃機的大客車更安靜。一些大客車可以讓駕駛員選擇使用純電力或者內燃機作為推進動力機,但也有一些混合動力車車則僅僅在加速和待速狀態使用電機,其他時候則仍然使用燃機。

  使用柴電動力的卡車:
柴電動力又稱柴油電力、柴油機電力,很多混合動力裝置均使用柴電傳動系統來提供牽引力,一套柴電系統使用一個柴油機連線一個發電機產生電力供牽引電機使用。