CH719567A2

CH719567A2 - Drive unit for vehicles in a cable car system

Info

Publication number: CH719567A2
Application number: CH000354/2023A
Authority: CH
Inventors: Muck Siegfried
Original assignee: Muck Siegfried
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-10-13
Also published as: DE102022001110A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (A), welche die Antriebsleistung für Anforderungen mit hohen Drehmomenten über einen großen Drehzahlbereich zu Verfügung stellt und ab der Drehzahl Null am Abtrieb der Antriebseinheit mit einem sehr guten Wirkungsgrad über den gesamten Abtriebs-Drehzahlbereich arbeitet. Ebenso ermöglicht diese erfindungsgemäße Antriebseinheit (A) eine effektive Rekuperation mit der die kinetische Energie, gespeichert in der Geschwindigkeit der Masse eines Fahrzeuges, generatorisch in elektrische Energie umwandelt, in einem Energiespeicher abspeichert und für den Energiebedarf von motorischem Einsatz der Elektromaschinen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit verwendet. Erfindungsgemäss sind zwei elektrische Maschinen (B, C) über ein Planetengetriebe (D) und einen Getriebemechanismus (E) verbunden. Der Drehzahlbereich einer antreibbaren Tragrolle (2) ist regelbar.The invention relates to a drive unit (A), which provides the drive power for requirements with high torques over a large speed range and works from zero speed on the output of the drive unit with very good efficiency over the entire output speed range. This drive unit (A) according to the invention also enables effective recuperation with which the kinetic energy, stored in the speed of the mass of a vehicle, is converted into electrical energy as a generator, stored in an energy storage device and used for the energy requirements of the motor use of the electric machines of the drive unit according to the invention. According to the invention, two electrical machines (B, C) are connected via a planetary gear (D) and a gear mechanism (E). The speed range of a drivable support roller (2) can be regulated.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebseinheit, welche die Antriebsleistung für Anforderungen mit hohen Drehmomenten über einen großen Drehzahlbereich zu Verfügung stellt und ab der Drehzahl Null am Abtrieb der Antriebseinheit mit einem sehr guten Wirkungsgrad über den gesamten Abtriebs-Drehzahlbereich arbeitet. Ebenso ermöglicht diese erfindungsgemäße Hybrid-Antriebseinheit eine effektive Rekuperation mit der die kinetische Energie, gespeichert in der Geschwindigkeit der Masse eines Fahrzeuges, generatorisch in elektrische Energie umwandelt, in einem Energiespeicher abspeichert und für den Energiebedarf von motorischem Einsatz der Elektromaschinen der erfindungsgemaßen Hybrid-Antriebseinheit verwendet. The invention relates to a hybrid drive unit, which provides the drive power for requirements with high torques over a large speed range and operates from zero speed on the output of the drive unit with very good efficiency over the entire output speed range. This hybrid drive unit according to the invention also enables effective recuperation with which the kinetic energy, stored in the speed of the mass of a vehicle, is converted into electrical energy as a generator, stored in an energy storage device and used for the energy requirements of the motor use of the electric machines of the hybrid drive unit according to the invention .

Stand der Technik am Anwendungsbeispiel:UmlaufseilbahnState of the art application example: cable car

[0002] Kuppelbare Umlaufseilbahnen bewegen über ein Zugseil angekoppelte Schlitten mit daran angehängten Kabinen / Gondeln von Station zu Station. Getragen werden diese Schlitten mit Kabinen von einem oder mehreren Tragseilen. Dabei werden die Schlitten über eine Federklemme am umlaufenden Zugseil fixiert und abschnittsweise über Laufrollen getragen, beim Einlaufen in eine Station vom Zugseil entkoppelt, über ein Reifenrollenförderer-System abgebremst und mit einer niedrigen Geschwindigkeit (1,0...0,3 m/s) durch die Seilbahn-Stationen bewegt. Diese niedrige Geschwindigkeit von 0,3 m/s ermöglicht es den Passagieren die Kabinen zu verlassen bzw. einzusteigen. Beim Weitertransport der Kabine aus der Station wird der Schlitten und die daran angehängte Kabine über ein weiteres Reifenrollenförderer-System auf die Transportgeschwindigkeit (5,0...7,0 m/s) beschleunigt, vom Reifenrollenförderer abgekoppelt, an das Förderseil übergeben und mit der Federklemme am Förderseil fixiert. Diese vielfach verbreitete Technik ermöglicht einem Stetigfördersystem (Seilbahn) eine sehr hohe Förderkapazität von Passagieren. Der Nachteil dieser Technik besteht in der starren Aneinanderreihung der Kabinen die mittels eines aufwendigen Reifenrollenförderer-Systems für die gesamte Durchfahrt einer Station den Antrieb der in der Station befindlichen Kabinen bereitstellen muss. Desweiteren erfordern diese Kabinen / Gondeln zusätzliche Fördersysteme zum Ausschleusen bzw. zum Garagieren, sowie zum Hin- und Zurückführen in Wartungsstationen. Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde mit der Lehre des Europäischen Patentes EP 3 137 360 B1 ein elektrisch autonom angetriebener Schlitten vorgeschlagen, welcher dann die Kabinen/Gondeln mit dem jeweiligen eigenen Antrieb durch die Station bewegt werden kann. Über einen Bypass der Hängeschienen kann eine ausgeschleuste Kabine / Gondel dann bis zum Stillstand abgebremst werden, sodass dabei ein Zugang für Menschen mit einer Gehbehinderung auch möglich ist und dabei eine elektrische Kontaktierung zu der stillgesetzten Kabine vorgenommen werden kann. Diese elektrischen Antriebe (Getriebemotoren) haben bei dieser Anwendung einen erheblichen Energiebedarf. Die große Spreizung des erforderlichen Drehzahlbereiches erfordert bei der Durchfahrt einer Station mit einer Geschwindigkeit von < 1,0 m/s, einem Anhalten und Anfahren aus der Bypass-Haltestelle, einen Betrieb bei niedriger Drehzahl bis hin zum Stillstand. Damit verbunden ist ein ungenügender Wirkungsgrad des E-Motors. Eine besondere Herausforderung für einen elektromotorischen Antrieb einer Seilbahn-Kabine ist der Kaltstart bei Minus-Temperaturen (-20°C). Das Anfahren ab Drehzahl Null bei hoher Zähigkeit der Getriebeschmierstoffe erfordert dadurch max. Stromaufnahmen. Desweiteren erfordert die Lehre des Europäischen Patentes EP 3 137 360 B1 eine Einrichtung zur Kontaktierung zu einer externen Stromversorgung zum Laden der jeweiligen Energiespeicher. Diese oftmals erforderliche Kontaktierung hat im Besonderen den Nachteil, dass dabei sehr hohe Ströme übertragen werden müssen, um in der kurzen Kontaktierungszeit die erforderliche Energiemenge übertragen zu können. Hinzu kommt, dass parallel zur Kontaktierung der Leistungsübertragung auch eine Kommunikation zum Batterie-Management-System (BMS) aufgebaut werden muss. Auch eine Automatisierung der Kontaktierungs-Bewegungen ist in jeder Station erforderlich. [0002] Detachable cable cars move sleighs coupled to them with cabins/gondolas attached to them from station to station via a pull rope. These sledges with cabins are supported by one or more support ropes. The carriages are fixed to the rotating pull rope via a spring clamp and carried in sections via rollers, decoupled from the pull rope when entering a station, braked using a tire roller conveyor system and moved at a low speed (1.0...0.3 m/s ) moves through the cable car stations. This low speed of 0.3 m/s allows passengers to leave or enter the cabins. When the cabin is transported further from the station, the carriage and the cabin attached to it are accelerated to the transport speed (5.0...7.0 m/s) via another tire roller conveyor system, uncoupled from the tire roller conveyor, transferred to the conveyor rope and with fixed to the conveyor rope using the spring clip. This widely used technology enables a continuous conveyor system (cable car) to have a very high transport capacity of passengers. The disadvantage of this technology is the rigid arrangement of the cabins, which must provide the drive for the cabins located in the station for the entire passage through a station using a complex tire roller conveyor system. Furthermore, these cabins / gondolas require additional conveyor systems for removal or parking, as well as for transport to and from maintenance stations. To eliminate these disadvantages, the teaching of European Patent EP 3 137 360 B1 proposed an electrically autonomously driven carriage, which can then move the cabins/gondolas through the station using its own drive. A discharged cabin/gondola can then be braked to a standstill via a bypass of the hanging rails, so that access is also possible for people with walking disabilities and electrical contact can be made to the stopped cabin. These electric drives (geared motors) require considerable energy in this application. The large spread of the required speed range requires operation at low speed up to a standstill when passing through a station at a speed of < 1.0 m/s, stopping and starting from the bypass stop. This is associated with insufficient efficiency of the electric motor. A particular challenge for an electric motor drive in a cable car cabin is the cold start at subzero temperatures (-20°C). Starting from zero speed with high viscosity of the gear lubricants requires maximum current consumption. Furthermore, the teaching of European Patent EP 3 137 360 B1 requires a device for contacting an external power supply for charging the respective energy storage device. This contacting, which is often required, has the particular disadvantage that very high currents have to be transmitted in order to be able to transmit the required amount of energy in the short contacting time. In addition, communication with the battery management system (BMS) must also be established in parallel with contacting the power transmission. Automation of the contacting movements is also required in every station.

Aufgabe und Darstellung der ErfindungTask and presentation of the invention

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den Lösungsansatz eines elektrischen Antriebes eines Schlittens mit angehängter Kabine/Gondel gemäß der Lehre des Europäischen Patentes EP 3 137 360 B1 weiterzuentwickeln und durch die Möglichkeit einer effektiven Rekuperation auf eine elektrische Kontaktierung, zur Energie-Übertragung und Füllung eines elektrischen Energiespeichers, innerhalb dem Bereich einer Seilbahn-Station, in die einzelnen Kabinen der Seilbahn, verzichten zu können. Desweiteren ist eine Antriebsart zu verwenden, welche das Antriebsrad auch bei einer niedrigen Drehzahl, bei der Durchfahrt einer Station mit einer Fahrgeschwindigkeit der Kabine / Gondel von 0...1,0 m/s, mit einer im oberen Drehzahlbereich der E-Maschine und damit in einem optimalen Wirkungsgrad antreiben lässt. Die Bezeichnung einer „Station“ ist der Fahrbereich der Kabinen/Gondeln gemeint, in der der Schlitten einer Kabine/Gondel keine Klemmverbindung zum Tragseil aktiviert hat und bereits auf eine Geschwindigkeit < 1,0 m/s abgebremst, bzw. beim Verlassen der „Station“ noch nicht > 1,0 m/s beschleunigt wurde. [0003] The object of the invention is to further develop the approach of an electric drive of a carriage with an attached cabin/gondola in accordance with the teaching of the European patent EP 3 137 360 B1 and to use the possibility of effective recuperation on electrical contacting, for energy Transmission and filling of an electrical energy storage within the area of a cable car station, in the individual cabins of the cable car, can be dispensed with. Furthermore, a type of drive must be used that enables the drive wheel to operate even at a low speed, when passing through a station with a travel speed of the cabin/gondola of 0...1.0 m/s, with a speed range of the electric motor in the upper speed range and can therefore be driven with optimal efficiency. The name of a “station” refers to the travel area of the cabins/gondolas in which the carriage of a cabin/gondoola has not activated a clamping connection to the suspension cable and has already braked to a speed of < 1.0 m/s, or when leaving the “station “has not yet been accelerated > 1.0 m/s.

[0004] Eine autonom angetriebene Kabine/Gondel erfordert für das Anfahren aus dem Stillstand einen Antrieb mit einem sehr hohen Drehmoment ab Drehzahl Null. Für das Abbremsen beim Einfahren in eine Station ist die kinetische Energie einer besetzten oder unbesetzten Kabine mit einer Fahrgeschwindigkeit von > 6,0 m/s in einer Zeit von 5...6 Sekunden zu vernichten oder zu rekuperieren. Ebenfalls ist für das Beschleunigen einer besetzten oder unbesetzten Kabine auf eine Fahrgeschwindigkeit von > 6,0 m/s die erforderliche Beschleunigungsenergie aufzubringen. Diese dafür erforderliche generatorische Bremsleistung bzw. motorische Antriebsleistung für eine besetzte Kabine mit einem Gesamtgewicht von 2.000 kg wäre zu groß, zu schwer und zu teuer. Weiterhin ist dabei zu berücksichtigen, dass der Antrieb einen sehr großen Drehzahlbereich am Antriebsrad (Tragrolle der Kabine) bereitzustellen hat, um damit eine Fahrgeschwindigkeit von 0... 1,0 m/s für die Durchfahrt der Kabine in der Station und eine Fahrgeschwindigkeit beim Einfahren in die Station bzw. beim Ausfahren aus der Station und dem damit verbundenen Reibschluss des Antriebrades in der Führungsschiene, von 5,0...7,0 m/s zu ermöglichen. Demzufolge ist für das Abbremsen und Beschleunigen der Kabinen beim Ein- und Ausfahren in und aus der Station, das erprobte, extern angetriebenen Reifenrollenförderer-Systems eine beizubehaltende technische Lösung. Ein autonomer, elektromotorischer Schlittenantrieb ist demzufolge nur für den Transport der Kabine im langsamen und horizontalen Fahrbereich der Station, eventuell noch für langsam zu überwindende Steigungen von < 10% denkbar. Nachdem für das Bewegen der Kabine durch die Station, das bereits eingesetzte Räderpaar des Schlittens einer Seilklemme die Funktion der angehängten, zu tragenden Last und die des Antriebs übernehmen können, ist mindestens ein Rad des Schlittens mit einem Antrieb, seitlich geführt in der vorhandenen Führungsschiene mit Bordwänden, erforderlich. Für den Fall einer Störung oder eines Ausfalles dieses angetriebenen Rades ist ein zweites Antriebsrad mit allen Funktionen des ersten redundant vorzusehen. Im Besonderen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen elektrischen Antrieb zu schaffen der es ermöglicht die erforderliche Energie für die Durchfahrt der Stationen, durch Rekuperation zu generieren und ohne elektrische Kontaktberührungen der Ladestationen zu der einzelnen Kabine /Gondel auszukommen. An autonomously driven cabin/gondola requires a drive with a very high torque from zero speed to start from a standstill. To brake when entering a station, the kinetic energy of an occupied or unoccupied cabin with a travel speed of > 6.0 m/s must be destroyed or recuperated in a time of 5...6 seconds. The required acceleration energy must also be applied to accelerate an occupied or unoccupied cabin to a travel speed of > 6.0 m/s. The regenerative braking power or motor drive power required for an occupied cabin with a total weight of 2,000 kg would be too large, too heavy and too expensive. Furthermore, it must be taken into account that the drive has to provide a very large speed range on the drive wheel (carriage roller) in order to ensure a travel speed of 0... 1.0 m/s for the passage of the cabin in the station and a travel speed when Entering the station or leaving the station and the associated frictional engagement of the drive wheel in the guide rail of 5.0...7.0 m/s. As a result, the tried and tested, externally driven tire roller conveyor system is a technical solution to be retained for braking and accelerating the cabins when moving in and out of the station. An autonomous, electric carriage drive is therefore only conceivable for transporting the cabin in the slow and horizontal travel range of the station, and possibly for gradients of < 10% that can be overcome slowly. After the already used pair of wheels on the carriage of a rope clamp can take over the function of the attached load to be carried and that of the drive for moving the cabin through the station, at least one wheel of the carriage is equipped with a drive, guided laterally in the existing guide rail side walls, required. In the event of a malfunction or failure of this driven wheel, a second drive wheel with all the functions of the first must be provided redundantly. In particular, the object of the invention is to create an electric drive that makes it possible to generate the energy required to travel through the stations through recuperation and to do without electrical contact between the charging stations and the individual cabin/gondola.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Merkmale einer Hybrid-Antriebseinheit nach Anspruch 1 Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. The object of the invention is achieved by the features of a hybrid drive unit according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.

[0006] Zur Erläuterung der Beschreibung zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Hybrid-Antriebseinheit im Schnitt.To explain the description, FIG. 1 shows a cross-section of a hybrid drive unit according to the invention.

[0007] Das Grundprinzip der Erfindung, eingesetzt an einem Antrieb für Gondeln / Kabinen von Stetigförder-Systemen (Seilbahnen), besteht darin, mit den Eigenschaften einer Hybrid-Antriebseinheit nach der Lehre des Europäischen Patentes EP 2 946 959 B1 eine Hybrid-Antriebseinheit einzusetzen, welche im Gegensatz der offenbarten, unterschiedlichen Antriebsarten (z.B. Verbrennungsmotor mit E-Maschine) jetzt zwei in seiner Antriebsart identische E-Maschinen einzusetzen und diese mit einem ersten Planetengetriebe und einem zweiten, im Rotor der E-Maschine 2 (C) integriertem Getriebemechanismus, zu koppeln. Damit wird erreicht, dass beim Einfahren der Kabine/Gondel und dem Abbremsen des Schlittens die kinetische Energie des Fahrzeuges nicht nur über den Antrieb des Reifenrollförderer-Systems abgebremst, sondern über den Reibschluss des Antriebsrades (2) mit einer Führungsschiene, welche den vom Tragseil abgekoppelten Schlitten über die Strecke des Reifenrollförderer-System führt, die E-Maschine 2 (C) und über die Getriebeverbindung im Besonderen auch die E-Maschine 1 (B), in einem über die E-Maschine 2 (C) geregelten, optimalen Drehzahlbereich, im generatorischen Betrieb beider E-Maschinen, die max. mögliche Energie rekuperiert werden kann und dabei den diesem Schlitten und der Hybrid-Antriebseinheit zugeordneten Energiespeicher auflädt. Die formschlüssige Verbindung des Schlittens mit dem Reifenrollförderer-Antrieb ermöglicht es auch einen bereits stark abgebremsten Schlitten über den Reifenrollförderer anzutreiben und dabei bis zum Verlassen des Schlittens aus der formschlüssigen Verbindung, aus der Antriebsleistung des Reifenrollförderer-Systems über den Reibschluss des Antriebsrades (2) mit einer Führungsschiene, Energie zu rekuperieren. The basic principle of the invention, used on a drive for gondolas/cabins of continuous conveyor systems (cable cars), is to use a hybrid drive unit with the properties of a hybrid drive unit according to the teaching of European Patent EP 2 946 959 B1 , which, in contrast to the different drive types disclosed (e.g. internal combustion engine with electric machine), now uses two electric machines that are identical in their drive type and these with a first planetary gear and a second gear mechanism integrated in the rotor of the electric machine 2 (C), to pair. This ensures that when the cabin/gondola is retracted and the carriage is braked, the kinetic energy of the vehicle is not only braked via the drive of the tire roller conveyor system, but also via the frictional engagement of the drive wheel (2) with a guide rail, which is decoupled from the support cable The carriage runs over the route of the tire roller conveyor system, the electric machine 2 (C) and in particular the electric machine 1 (B) via the gear connection, in an optimal speed range controlled by the electric machine 2 (C), In generator operation of both electric machines, the maximum possible energy can be recuperated and thereby charges the energy storage unit assigned to this carriage and the hybrid drive unit. The form-fitting connection of the carriage with the tire roller conveyor drive also makes it possible to drive an already heavily braked carriage via the tire roller conveyor and, until the carriage leaves the form-fitting connection, from the drive power of the tire roller conveyor system via the frictional connection of the drive wheel (2). a guide rail to recuperate energy.

[0008] Diese erfindungsgemäße Hybrid-Antriebseinheit ermöglicht damit auch, dass beim Beschleunigen des Schlittens mit der angehängten und besetzten Kabine/Gondel durch den formschlüssigen Antrieb des Reifenrollförderer-Systems und das dabei über Friktion angetriebene Antriebsrad (2) über den gesamten Beschleunigungsweg die E-Maschine 2 (C) und über die Getriebeverbindungen auch die E-Maschine 1 (B), in einem über die E-Maschine 2 (C) geregelten, optimalen Drehzahlbereich, im generatorischen Betrieb beider E-Maschinen die max. mögliche Energie rekuperiert werden kann und dabei den diesem Schlitten und der Hybrid-Antriebseinheit zugeordneten Energiespeicher auflädt. [0008] This hybrid drive unit according to the invention also makes it possible that when accelerating the carriage with the attached and occupied cabin/gondola through the positive drive of the tire roller conveyor system and the drive wheel (2) driven by friction over the entire acceleration path, Machine 2 (C) and via the gearbox connections also the electric machine 1 (B), in an optimal speed range regulated via the electric machine 2 (C), the maximum possible energy can be recuperated in generator operation of both electric machines and thereby charges the energy storage unit assigned to this carriage and the hybrid drive unit.

[0009] Die rekuperierte Energie besteht zum einen aus der kinetischen Energie eines Schlittens mit Kabine / Gondel und zum anderen aus der von außen zugeführten Antriebsleistung der Reifenrollförderer-Systeme. Die rekuperierten Energie beim Abbremsen in die Station, beim Beschleunigen aus der Station und beim Bewegen in der Station, ist für den autonomen Antrieb einer einzelnen Gondel (Kabine) damit ausreichend für eine steigungsfreie Stationsdurchfahrt mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 m/s und einem Stop wie auch einem Start im Bypass der Führungsschiene. The recuperated energy consists, on the one hand, of the kinetic energy of a carriage with a cabin/gondola and, on the other hand, of the externally supplied drive power of the tire roller conveyor systems. The recuperated energy when braking into the station, when accelerating out of the station and when moving within the station is sufficient for the autonomous drive of a single gondola (cabin) for a slope-free passage through the station at a speed of approx. 1 m/s and a Stop and start in the bypass of the guide rail.

[0010] Für das Anfahren aus dem Stillstand einer Gondel mit der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebseinheit, ist ebenfalls das sehr hohe Drehmoment an der angetriebenen Tragrolle (2) einer Kabine erforderlich. Mit ausgewählten Getriebeübersetzungen im Antriebsstrang der Hybrid-Antriebseinheit (A) ist z.B. bei rechtsdrehender E-Maschine 2 (C) und linksdrehendem E-Maschine 1 (B) ein Nulldurchgang möglich. Damit steht beim generatorischen Abbremsen der E-Maschine 2 (C), das im mittleren und oberen Drehzahlbereich erreichbare Drehmoment der E-Maschine 1 (B), dem Antriebsrad (2) ab Drehzahl Null zu Verfügung. Die Funktion eines Nulldurchganges ist auch beim Anfahren der Kabinen/Gondeln bei niedrigen Außentemperaturen von großer Wirksamkeit. Die E-Maschine 1 (B) kann im motorischen Betrieb und stromloser E-Maschine 2 (C) im Leerlauf (ohne Last) das Planetengetriebe (D) und den Getriebemechanismus (E) rotieren lassen und eine hohe Zähigkeit des Getriebe-Schmiermittels auflösen. Nach diesem „Warmlaufen ohne Last“ bei geringem Energiebedarf ist dann ein Anfahren aus dem Stillstand erheblich effizienter. Für das Beschleunigen einer Gondel von beispielhaften 1,0 m/s auf 6,0 m/s wird das bewährte Reifenrollenförder-System eingesetzt. Dieser stationär angebrachte, elektromotorisch gut dimensionierte, formschlüssige Antrieb ermöglicht es der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebseinheit (A) einen Teil dieser Beschleunigungsenergie über Reibschluss zwischen der Führungsschiene und der Tragrollen abzugreifen. Dabei wird die Drehzahl der Tragrollen durch Friktion in der Führungsschiene um das 6...7-fache erhöht und dabei über das generatorische Abbremsen der E-Maschine 2 (C) rekuperiert. Dieses Abbremsen der E-Maschine 2 (C) bewirkt durch den im Rotor der E-Maschine 2 (C) integrierten Getriebemechanismus (E) ein Weiterführen der Drehbewegung an die E-Maschine 1 (B), welche ebenfalls generatorisch abgebremst und somit auch die E-Maschine 1 (B) Energie rekuperieren kann. Diese erfindungsgemäße Hybrid-Antriebseinheit (A) ist kombiniert mit einer elektronischen Steuereinheit, welche beide E-Maschinen gleichzeitig und in beiden Drehrichtungen als Motor und als Generator, die E-Maschine 1 (B) als Motor und gleichzeitig die E-Maschine 2 (C) als Generator und umgekehrt, die E-Maschine 1 (B) als Generator und gleichzeitig die E-Maschine 2 (C) als Motor betreiben lässt. Damit ist die Hybrid-Antriebseinheit (A) in der Lage, Antriebsdrehzahlen der beiden E-Maschinen zu addieren, zu überlagern und damit bei drehender E-Maschine 1 (B) und in umgekehrter Drehrichtung der E-Maschine 2 (C), einen Null-Durchgang am Abtrieb der Hybrid-Antriebseinheit zu ermöglichen. Dieses Zusammenwirken von zwei E-Maschinen ermöglicht es auch, die E-Maschine 1 (B) als Motor zu betreiben und die E-Maschine 2 (C) unbestromt zu belassen. Dadurch wird die Drehbewegung des Rotors (11) der E-Maschine 1 (B) über das Sonnenrad (8), die Planetenräder (9), über den Planetenradträger (10) des Planetenradgetriebes (D), an das Eingangssonnenrad (3) des Getriebemechanismus (E) fortgeführt. Das Eingangssonnenrad (3) bewirkt nun über den Verzahnungseingriff der Getriebestufe 1 der Planeten-Doppelzahnräder (5) die Drehbewegung über die Getriebestufe 2 der Planeten-Doppelzahnräder (5) an das Ausgangssonnenrad (4) des Getriebemechanismus (E) weiterzuleiten. Der Getriebemechanismus (E), eingebaut im Getriebegehäuse (6), welches am Außendurchmesser mit Permanentmagneten (7) bestückt und somit als Rotor der E-Maschine 2 (C) ausgebildet ist, versetzt nun bei still stehendem Antriebsrad (2) und dem damit verbundenen Ausgangssonnenrad (4) das Getriebegehäuse (6) und somit den Rotor der E-Maschine 2 (C) anzutreiben. Je nach der Übersetzung des Planetengetriebes (D) und der Übersetzung des Getriebemechanismus (E) wird dabei das Getriebegehäuse (6), abhängig von der Drehzahl der E-Maschine 1, angetrieben. Somit wird die Rotation der E-Maschine 1 (B) und das damit angetriebene Getriebegehäuse (6) der E-Maschine 2 überlagert und das Ausgangssonnenrad (4), welches mit dem Antriebsrad (2) verbunden ist, nicht in Rotation versetzt. Für den Fall einer gewünschten Rotation des Antriebsrades der Tragrolle einer Kabine (2) muss nun der Null-Durchgang des Antriebsstranges aufgehoben werden. Dies erfolgt durch das generatorische Abbremsen der E-Maschine 2 (C). Dabei wird die Antriebsleistung der E-Maschine 1 (B) aufgeteilt in eine über das Ausgangssonnenrad (4) weitergeleitete Rotation und einer damit verbundenen Antriebsleistung, hin zum Antriebsrad (2) und einer generatorischen Bremsleistung der E-Maschine 2 (C) und der damit verbundene Rekuperation in einen der Hybrid-Antriebseinheit zugeordneten elektrischen Energiespeicher. For starting a gondola from a standstill with the hybrid drive unit according to the invention, the very high torque on the driven support roller (2) of a cabin is also required. With selected gear ratios in the drive train of the hybrid drive unit (A), a zero crossing is possible, for example with clockwise rotating electric machine 2 (C) and counterclockwise rotating electric machine 1 (B). This means that when the electric machine 2 (C) is braked regeneratively, the torque of the electric machine 1 (B), which can be achieved in the middle and upper speed range, is available to the drive wheel (2) from speed zero. The zero crossing function is also very effective when starting up the cabins/gondolas at low outside temperatures. The electric machine 1 (B) can rotate the planetary gear (D) and the gear mechanism (E) when the motor is running and the electric machine 2 (C) is de-energized when idling (without load) and can dissolve a high viscosity of the gear lubricant. After this “warm-up without load” with low energy requirements, starting from standstill is considerably more efficient. The proven tire roller conveyor system is used to accelerate a gondola from an example of 1.0 m/s to 6.0 m/s. This stationary, electrically well-dimensioned, form-fitting drive enables the hybrid drive unit (A) according to the invention to absorb part of this acceleration energy via friction between the guide rail and the support rollers. The speed of the support rollers is increased 6...7 times by friction in the guide rail and is recuperated via the regenerative braking of the electric machine 2 (C). This braking of the electric machine 2 (C) causes the transmission mechanism (E) integrated in the rotor of the electric machine 2 (C) to continue the rotational movement to the electric machine 1 (B), which is also braked as a generator and thus also the E-machine 1 (B) can recuperate energy. This hybrid drive unit (A) according to the invention is combined with an electronic control unit, which operates both electric machines simultaneously and in both directions of rotation as a motor and as a generator, the electric machine 1 (B) as a motor and at the same time the electric machine 2 (C ) as a generator and vice versa, allowing the electric machine 1 (B) to operate as a generator and at the same time the electric machine 2 (C) to operate as a motor. This means that the hybrid drive unit (A) is able to add and superimpose the drive speeds of the two electric machines and thus produce a zero when the electric machine 1 (B) is rotating and the electric machine 2 (C) is rotating in the opposite direction -To allow passage at the output of the hybrid drive unit. This interaction of two electric machines also makes it possible to operate the electric machine 1 (B) as a motor and to leave the electric machine 2 (C) without power. This causes the rotor (11) of the electric machine 1 (B) to rotate via the sun gear (8), the planetary gears (9), via the planetary gear carrier (10) of the planetary gear (D), to the input sun gear (3) of the transmission mechanism (E) continued. The input sun gear (3) now causes the rotational movement to be transmitted via gear stage 2 of the planetary double gears (5) to the output sun gear (4) of the gear mechanism (E) via the toothing engagement of gear stage 1 of the planetary double gears (5). The gear mechanism (E), installed in the gear housing (6), which is equipped with permanent magnets (7) on the outer diameter and is therefore designed as a rotor of the electric machine 2 (C), is now offset when the drive wheel (2) and the drive wheel connected to it are stationary Output sun gear (4) to drive the gearbox housing (6) and thus the rotor of the electric machine 2 (C). Depending on the gear ratio of the planetary gear (D) and the gear ratio of the gear mechanism (E), the gear housing (6) is driven depending on the speed of the electric machine 1. The rotation of the electric machine 1 (B) and the gearbox housing (6) driven by it are therefore superimposed on the electric machine 2 and the output sun gear (4), which is connected to the drive gear (2), is not set in rotation. In the event of a desired rotation of the drive wheel of the support roller of a cabin (2), the zero crossing of the drive train must now be canceled. This is done by the regenerative braking of the electric machine 2 (C). The drive power of the electric machine 1 (B) is divided into a rotation transmitted via the output sun gear (4) and an associated drive power to the drive wheel (2) and a regenerative braking power of the electric machine 2 (C) and the associated associated recuperation in an electrical energy storage unit assigned to the hybrid drive unit.

[0011] Dieses Anfahren (Beschleunigen) einer großen Masse, z.B. der Kabine einer Seilbahn, erfordert ein hohes Drehmoment. Dies kann die E-Maschine 1 (B) im mittleren und oberen Drehzahlbereich und dabei in ihrem besten Wirkungsgrad erbringen. Durch die Leistungsverteilung des im Rotor der E-Maschine 2 (C) integrierten Getriebemechanismus (E) steht dabei dieses hohe Drehmoment dem Ausgangssonnenrad (4) und damit dem Antriebsrad (2) ab der Drehzahl Null zu Verfügung. Ebenfalls ist in diesem mittleren bzw. oberen Drehzahlbereich der E-Maschine 1 (B) eine optimale Rekuperation durch die E-Maschine 2 (C) gegeben. This starting (accelerating) of a large mass, for example the cabin of a cable car, requires a high torque. The electric machine 1 (B) can achieve this in the middle and upper speed range and at its best efficiency. Due to the power distribution of the transmission mechanism (E) integrated in the rotor of the electric machine 2 (C), this high torque is available to the output sun gear (4) and thus to the drive gear (2) from zero speed. In this middle or upper speed range of the electric machine 1 (B), there is also optimal recuperation by the electric machine 2 (C).

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

[0012] A Hybrid-Antriebseinheit B E-Maschine 1 C E-Maschine 2 D Planetenradgetriebe E Getriebemechanismus 1 Wellen-Naben-Verbindung 2 Antriebsrad (Tragrolle der Kabine) 3 Eingangssonnenrad 4 Ausgangssonnenrad 5 Planeten-Doppelzahnräder 6 Getriebegehäuse 7 Permanentmagnete 8 Sonnenrad 9 Planetenräder 10 Planetenradträger 11 Rotor [0012] A Hybrid drive unit B E-machine 1 C E-machine 2 D Planetary gearbox E Gear mechanism 1 Shaft-hub connection 2 Drive wheel (carrier roller of the cab) 3 Input sun gear 4 Output sun gear 5 Planetary double gears 6 Gear housing 7 Permanent magnets 8 Sun gear 9 Planetary gears 10 planet gear carrier 11 rotor

Claims

1. Hybrid drive unit for improving energy efficiency and recuperation, in particular of electric motor-driven carriages of gondolas, cabins or multiple chairs of a cable car, characterized in that that a hybrid drive unit (A) is used to drive the support roller (2), in which the electric machine 1 (B), which can be operated as a motor and generator, with a further electric machine 2 (C), which can be operated as a motor and generator, and a kinematic connection between the two electric machines (B) and (C) is established by a planetary gear (D) and the gear mechanism (E) in the rotor of the electric machine (C) and thus the speed range of the driven or driving support roller (2) is regulated in the case of a motor drive and in the case of regenerative recuperation.

2. Hybrid drive unit according to claim 1, characterized in that the electric machine 1 (B) and the electric machine 2 (C) have an electronic control with which the speeds, the motor drive power and the regenerative braking power of both electric machines control each other.

3. Hybrid drive unit according to claim 1, characterized in that the rotor of the electric machine 1 (B) is equipped directly with a sun gear (8), which meshes with the planet gears (9) of a planetary gear and the planet gear carrier (10) in turn continues the drive train with a sun gear and thus the input sun gear (3 ) of the gear mechanism (E).

4. Hybrid drive unit according to claim 1, characterized in that by superimposing the rotation of the electric machine 1 (B) with the rotation of the gear mechanism (E) and the rotor of the electric machine 2 (C) formed with it, a zero crossing can be set at the output sun gear (4).

5. Hybrid drive unit according to claim 1, characterized, that the electric machine 1 (B), the planetary gear (D), the electric machine 2 (C) and the transmission mechanism (E) are arranged coaxially to one another.