CN105209285A - 用于驱动发动机的驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于驱动发动机的驱动单元。特别地，本发明涉及用于起动呈内燃机的形式的发动机的改进的驱动，内燃机设计成驱动联接到发动机上的牵引发电机。现有技术中已知的缺点在于，如果电池设计成例如仅提供较低供应电压，则电池提供的能量势在起动发动机的过程期间不足。因此，本发明处理的问题在于，提供改进且较简单的驱动单元用于驱动和起动发动机，这使得能够可靠地起动发动机且在这个情况下仅需要对车辆的现有发动机和驱动单元进行最小电路改装。问题借助于驱动单元(100)来解决，其包括：可连接到工作机器(50)的功率转换器(20)，其包括中间电路(6)，中间电路(6)可首先联接到第一逆变器(2)且其次联接到第二逆变器(4)，其中第一逆变器(2)设计成可在AC电压侧连接到发动机(54)且在DC电压侧连接到中间电路(6)，并且其中第二逆变器(4)在DC电压侧连接到中间电路(6)且可在AC电压侧连接到工作机器(50)，并且其中第二逆变器(4)设计成驱动工作机器(50)，使得工作机器(50)可用作发动机或发电机；连结到至少一个能量存储器(10)的连结件；连接到功率转换器(20)的切换单元(8，13)，其中切换单元(8，13)可在第一操作模式或第二操作模式中操作，其中在第一操作模式，切换单元(8，13)设计成将功率转换器(20)联接到至少一个能量存储器(10)以便使得能量流能够从至少一个能量存储器(10)通过切换单元(8，13)流到功率转换器(20)的中间电路(6)，并且其中在第二操作模式，切换单元(8，13)设计成脱开功率转换器(20)与至少一个能量存储器(10)，其中驱动单元(100)包括能量存储器充能单元(12)，其可连接到功率转换器(20)以对能量存储器(10)提供能量。

Description

用于驱动发动机的驱动单元
技术领域
本发明涉及用于驱动机器的驱动单元。特别地，本发明涉及改进用于起动呈内燃机的形式的发动机的驱动，内燃机设计成驱动联接到发动机上的牵引发电机。
背景技术
根据现有技术已知，呈内燃机诸如柴油发动机的形式的大马力发动机的起动通常使用额外的但是又显著更小的也就是说马力不大的辅助发动机实现，诸如例如在用于列车或农业机器的牵引应用中，柴油发动机例如用于驱动机器，辅助发动机通过连接到辅助发动机的额外的电池(所谓的起动器电池)获得其起动能量。这种布置例如出现在机动车辆中。在这种情况下，起动器电池实现为蓄能器，其将电流供应给呈机动车辆的内燃机的形式的发动机的起动器。但是，除了提供特定能量势或电压水平来起动发动机的任务，起动器电池通常辅助性地用来支持车辆的车载电网和连接到其上的各种负载的供电。
用于起动发动机的类似方法描述在WO2012/091831中。在这种情况下，发动机连接到交流发电机和额外的辅助发动机。交流发电机产生驱动车辆所需要的牵引能量。额外的辅助发动机通过电池供电，以便提供需要的扭矩来启动和起动发动机。
但是，现有技术中已知的利用起动器电池来起动发动机的方法具有各种缺点。如果电池设计成例如仅提供24伏特的较低供应电压，通常电池提供的能量势在起动发动机的过程期间是不足的。在这种情况下，额外的构件部件诸如升压转换器例如必须确保电池提供的能量势升高的较高能量势。此外，电池提供的较低电压在起动发动机的过程期间会带来高电池电流。
关于使用起动器电池的另一个缺点在于其依赖于温度的性能。但是，这个缺点大体上所有电池都有。电池所暴露的环境温度越低，电池的性能在这里都下降得越多。
本发明处理的技术性目标问题在于，提供用于驱动和起动发动机的改进且较简单的驱动单元，其避免或至少最大程度地减少现有技术中的上面提到的缺点。特别地，本发明所处理的问题在于，提供改进的驱动单元，其使得能够可靠地起动发动机且在这个情况下仅需要对车辆的现有发动机和驱动单元进行最小电路改装。本发明解决的另一个问题在于，使起动发动机的过程独立于通常支持发动机的起动的电池(所谓的车辆电池)的当前能量势，以及减小车辆的附连到车辆电池上的车载电网上的负载。
发明内容
本发明所处理的问题通过权利要求1的特征解决。本发明的有利实施例出现在伴随的从属权利要求中。
特别地，问题通过一种驱动单元解决，其包括可连接到工作机器的功率转换器，其包括中间电路，中间电路可首先联接到第一逆变器且其次联接到第二逆变器，其中第一逆变器设计成可在AC电压侧连接到发动机且在DC电压侧连接到中间电路，并且其中第二逆变器在DC电压侧连接到中间电路且可在输出侧连接到工作机器，并且其中第二逆变器设计成驱动工作机器，使得工作机器可用作发动机或发电机。
此外，驱动单元包括连结到至少一个能量存储器的连结件，以及连接到功率转换器的切换单元，其中切换单元可在第一操作模式或第二操作模式中操作，其中在第一操作模式，切换单元设计成将功率转换器联接到至少一个能量存储器，以便使得能量流能够从至少一个能量存储器通过切换单元流到功率转换器的中间电路，并且其中在第二操作模式，切换单元设计成脱开功率转换器与至少一个能量存储器。此外，驱动单元包括能量存储器充能单元，其可连接到功率转换器，以对能量存储器提供能量。
本发明的一个实质点在于，借助于已经存在且可联接到发动机的工作机器执行发动机的起动，发动机优选为内燃机诸如发动机，其例如用于例如轨道车辆的牵引应用(诸如轨道发动机单元和机车)中，以及在与牵引紧密相关的使用领域(诸如例如可另外配备有混合驱动器的公共车辆)中。在这个情况下，工作机器可用作发动机或发电机。以便起动发动机，工作机器以发动机操作被驱动，所述工作机器提供需要的起动扭矩，以起动柴油发动机。考虑到工作机器的双操作模式，有利的是能够省略额外的辅助发动机，在现有技术中已知的类似应用中，辅助发动机将用来提供必需的起动扭矩给呈内燃机的形式的发动机。
工作机器可借助于能量存储器起动，能量存储器提供需要的能量势。能量存储器通过切换单元联接到功率转换器单元的中间电路，功率转换器单元对工作机器供应能量。在这个情况下，切换单元可包括机械和/或电动切换器件。功率转换器单元包括第一逆变器和第二逆变器，其中第一和第二逆变器通过中间电路而彼此电联接。中间电路可优选实现为DC电压中间电路，其具有电容性元件。在这个情况下，根据本发明的驱动单元可设计成处理在低电压范围中和在具有超过1000伏特的电压特征值的中等电压范围中的中间电路电压。第一逆变器优选实现为功率转换器且可在AC电压侧连接到发动机，发动机可优选构成可被驱动的电动机。功率转换器单元的第二逆变器在输出侧联接到工作机器。
切换单元可操作成使得能量存储器连接到功率转换器单元或与其脱开。切换单元可有利地实现为辅助转换器，其执行至相应的操作模式的切换。切换可因此通过在某些情况下已经存在的辅助转换器执行。这具有的优点在于，切换所需要的构件部件的数量减少到最少，这可导致节省驱动单元的成本和减少重量。此外，这种切换布置使得能够使用较小的较低功率且因而不那么昂贵的切换构件，因为从能量存储器需要的充能电流可在大小上设置成与在没有能量存储器的情况下的直接起动相比小很多。
切换单元可另外操作成使得在行进操作中，能量存储器与功率转换器单元脱开，以便改为对例如连接到切换单元的其它负载供应能量。也就是说，能量可从功率转换器单元通过切换单元流到连接到切换单元的负载，诸如例如车载电网。
本发明的另一个方面在于，能量存储器不需要为驱动单元的组成部分。驱动单元还可仅仅具有接口来联接一个或多个位于驱动单元外部的能量存储器。
能量存储器可实现为电池的形式，例如铅酸蓄能器，其使得可获得起动工作机器所需要的呈限定的标称电压的形式的能量势。该能量势可为例如24伏特、36伏特或110伏特。能量存储器通过切换单元切换，使得能量从能量存储器通过切换单元流到功率转换器单元和第二逆变器的输入侧。但是，如果能量存储器提供的标称电压对于起动过程不足，则在某些情况下，升压转换器必须另外连接到能量存储器，以便提供需要的能量势来起动工作机器。
本发明的优选的实施例
在本发明的第一优选的实施例中，驱动单元包括充能单元，其可连接到功率转换器，以照这样对能量存储器提供能量。为此，能量存储器联接到充能单元，从而使得能量流能够从功率转换器单元的第一逆变器流到充能单元。但是，将还可设想到使用所谓的可逆充能单元。可逆充能单元然后将具有通过能量存储器将能量馈送到功率转换器单元或功率转换器中的功能。
在驱动单元的操作期间，也就说例如在操作的车辆的行进期间，充能单元确保能量存储器被充能。这有利地使得能够确保需要的能量始终可用于起动柴油发动机的过程，以便联接到功率转换器单元上的工作机器可操作，这又提供需要的起动扭矩给连接到其上的柴油发动机。
在另一个优选的实施例中，切换单元设计成将功率转换器联接到供应网络终端，以便使得能量流能够从功率转换器的中间电路通过切换单元流向供应网络终端。切换单元优选实现为具有对应的开关的辅助转换器。为此，仅需要对例如在辅助转换器上的已经存在的硬件进行最小的改装，辅助转换器诸如在某些情况下已经存在。
切换单元进行的相应的切换因此确定传送向功率转换器单元或离开功率转换器单元的能量流的方向。也就是说，开关的位置限定能量是从功率转换器单元通过切换单元流到供应网络终端，还是能量从能量存储器通过切换单元流到功率转换器单元。切换可在辅助转换器处执行的事实提供的优点在于，可使用较低功率且因而较小的转换开关，这降低成本且减少空间需求。
在本发明的另一个优选的实施例中，驱动单元包括辅助能量存储器，其可连接到功率转换器的中间电路。辅助能量存储器可实现为超级电容器，例如，其可比能量存储器提供呈电势的形式的更大的能量势。驱动单元可此外还包括连结到辅助能量存储器的接口状连结件，使得辅助能量存储器可定位在与驱动单元不同的位置。使用辅助能量存储器使得能够为了起动柴油发动机而提供独立于能量存储器提供的能量势的能量势。如果能量存储器的性能依赖于温度波动，则这是有利的。特别地，电池是这种情况。根据现有技术知道，如果电池暴露于低的环境温度，则例如电池诸如铅酸蓄能器的性能会受损，并且因而恒定的能量势的提供会受损。
在本发明的一个优选的实施例中，辅助能量存储器通过能量存储器充能。为此，辅助能量存储器通过转换器单元连接到功率转换器单元的中间电路。照这样避免了用于在驱动单元用于其中的车辆中提供能量的车载能量网络的过大的负载。在这个情况下，转换器单元可实现为IGBT转换器，其另外具有制动电阻器。制动电阻器另外使得能够消散过量的制动能量。
特别地，转换器单元联接到功率转换器单元的第二逆变器的DC电压侧输入。因为能量存储器通过切换单元联接到功率转换器，所以如果能量从能量存储器通过切换单元流到功率转换器单元，并且从功率转换器单元通过转换器单元流到辅助能量存储器，则辅助能量存储器从而被充能。为此，切换单元必须对应地进行切换，以实现这种能量流。辅助能量存储器的这种充能在车辆的行进操作期间特别有利。
应当注意，过量制动能量还可直接馈送到辅助能量存储器中。
转换器单元另外设计成将存储在辅助能量存储器中的第一能量势升高到第二能量势，如果意图开始起动柴油发动机的过程，则第二能量势可提供给功率转换器的中间电路。在这种情况下，转换器单元具有升压转换器，其增加可从辅助能量存储器获得的电压势。
辅助能量存储器另外设计成可在充能或放能操作中操作。在充能模式中，辅助能量存储器通过能量存储器充能。这大体在起动内燃机的过程之前进行。为此，切换单元在第一操作模式中操作，其中，能量存储器通过切换单元联接到功率转换器的中间电路上。能量然后从能量存储器通过切换单元馈送到中间电路中。所述能量然后从中间电路通过转换器单元传导到辅助能量存储器中。从能量存储器对辅助能量存储器充能还可例如在车辆的行进期间进行。
如果辅助能量存储器在放能模式中操作，则辅助能量存储器通过转换器单元联接到功率转换器的中间电路上。来自辅助能量存储器的能量然后提供给功率转换器的中间电路。从辅助能量存储器进入功率转换器单元的能量流使得能够提供独立于能量存储器的能量势的能量势用于起动柴油发动机。能量势在这里看作表示能量存储器的可用电压势。照这样，因此，能够降低车辆的车载网络上的负载，车载网络在原理上原本通过车辆电池来供电。此外，因此可最大程度地减小用于起动内燃机的起动器电池的温度依赖性的影响。
在本发明的另一个优选的实施例中，切换单元具有负载保护元件。在这个情况下，所述负载保护元件可实现为二极管，以便保护能量存储器，以免受电过载的影响。
在本发明的一个优选的实施例中，驱动单元包括控制单元。控制单元设计成取决于驱动单元的操作模式而控制功率转换器单元、切换单元、能量存储器、辅助能量存储器和供应网络终端之间的联接。特别地，控制单元可操作成使得其对切换单元供应对应的控制命令，例如，以在辅助能量存储器的充能和放能模式之间进行切换。
附图说明
下面参照附图来详细阐述本发明的实施例，其中示意性地：
图1显示根据本发明的驱动单元的第一实施例；
图2显示切换单元的第一实施例；
图3显示切换单元的第二实施例；
图4显示切换单元的第三实施例；
图5显示根据本发明的驱动单元的第二实施例；
图6显示切换单元的第四实施例；
图7显示切换单元的第五实施例。
在附图中使用的参考标号和它们的意义在参考标号列表中总地列出。原理上，相同部件在图中设有相同参考标号。描述的实施例表示本发明的主题，作为示例且不具有限制作用。
参考标号列表：
2功率转换器
4逆变器
6中间电路
8，13切换单元
9转换器单元
10能量存储器
12能量存储器充能单元
13负载保护元件
14供应网络终端
16辅助能量存储器
20功率转换器单元
30控制单元
31线圈
32开关
33电阻器
34DC-DC转换器
35开关
36负载保护元件
50工作机器
52发动机(柴油发动机)
54驱动发动机(用于牵引)
100驱动单元。
具体实施方式
图1显示根据本发明的驱动单元100的第一实施例。在这个示例性实施例中，驱动单元100包括功率转换器单元20、控制单元30、能量存储器10、能量存储器充能单元12和切换单元13。功率转换器单元20包括第一逆变器2和第二逆变器4，其中第一逆变器2通过中间电路6电连接到第一逆变器4。中间电路6优选实现为DC电压中间电路，其具有电容性元件。取决于根据本发明的驱动单元100的使用领域，本发明可例如用作低电压范围中和/或电压值高于1000伏特的中等电压范围中的发电机。第一逆变器2在AC电压侧连接到发动机54且在DC电压侧连接到中间电路6。发动机54可实现为例如电动机。电动机可用来驱动例如诸如牵引单元，例如列车(诸如例如轨道发动机单元或机车)的牵引轴。
但是，本发明不限于在牵引应用中使用。本发明的另一个技术领域将为例如用于车辆(诸如混合公共汽车)中。第二逆变器4在DC电压侧连接到中间电路6且优选在输出侧(也就是说在AC电压侧)连接到工作机器50。在这个情况下，工作机器可实现为异步机器、同步机器或电动机。工作机器可另外利用传感器而调整成为精确的，但是还优选不使用传感器来进行旋转速度调整。工作机器50联接到例如发动机52，优选内燃机，诸如柴油发动机。工作机器50可用作发动机或发电机。在发电机操作中，工作机器50和呈内燃机的形式的发动机52提供需要的能量来驱动车辆，驱动单元100安装在车辆上。为了起动发动机52，工作机器50用作发动机，其供应起动发动机52所需要的起动扭矩。
发动机52因此借助于工作机器50起动，工作机器50同样需要特定能量势或电压势来起动。这个能量势由能量存储器10提供，能量存储器10通过切换单元13联接到功率转换器20。能量存储器10联接到能量存储器充能单元12，其允许对能量存储器10充能。能量存储器10的充能可优选在车辆的行进操作期间进行，车辆由驱动单元100驱动。能量存储器充能单元12联接到功率转换器20的第一逆变器2的DC电压侧输出，使得能量流可从功率转换器20通过能量存储器充能单元12流到能量存储器10。
在这个情况下，能量存储器10可优选实现为电池。电池可优选提供24伏特、36伏特或大约110伏特的电压，这依赖于驱动单元100的相应的应用和操作模式。但是，能量存储器可同样实现为单独的起动器电池、存在于车辆中的车辆电池、具有电容器的超级电容器。另外，在一个特定实施例中，可借助于所谓的补给供给来对能量存储器10供应能量。补给供给应当理解为表示能量的供给，其中，能量源由存在和安装在利用驱动单元100操作的车辆的外部的能量网络提供。
切换单元13如需要的那样负责将能量存储器10联接到功率转换器20上。在这方面，不需要例如使能量存储器10在行进操作期间联接到功率转换器20。如果能量存储器10不电连接到切换单元13，则能量存储器10借助于充能单元12充能。虽然能量存储器10在示出的实施例中不是驱动单元100的一部分，但是不一定需要是这种情况。能量存储器10还可安装在驱动单元100外部，只要驱动单元100提供对应的连接接口。切换单元13实现意图的与能量存储器10的连接和脱开，以及与其它负载或终端(诸如供应网络终端)的连接和脱开，例如，这取决于驱动单元100的相应的操作模式。
在这个情况下，切换单元可实现为辅助转换器，其实现切换。考虑到较低的充能电流，转换开关可在尺寸上设置成具有对应地低的功率，如果发动机52改为仅通过起动器电池起动，则这节约将转换器结合到驱动单元100中的成本和空间。
控制单元30取决于驱动单元100的操作模式而实现功率转换器20、切换单元13、能量存储器10、能量存储器充能单元12和连接到切换单元13的负载(诸如，例如，供应网络终端(未示出))之间的联接。大体上，因此，控制单元30将对切换单元13起作用，以便使驱动单元10的构建彼此联接，这取决于期望操作模式。
关于充能单元12，应当注意，充能单元12还可实现为可逆充能单元。这种充能单元将使得能量还可从能量存储器10流入功率转换器20。如果例如没有切换单元8，13存在于驱动单元100中，则这种应用将优选是实际的。
图2显示切换单元13的第一详细实施例。切换单元13联接到能量存储器10，以及功率转换器20的中间电路6(未示出)，能量存储器10提供限定的能量势用于起动发动机52。在显示的实施例中，切换单元13具有线圈31、开关32和用于电动制动器的装置，其通常始终存在于转换器单元20、制动电阻器33和电压适配器34中。开关32在第一种情况下联接能量存储器10和线圈31或在第二种情况下将电阻器33与电压适配器34联接到中间电路6上。应当注意，开关32还可对应地在其操作行为方面受到控制单元(未示出)的在外部馈送的控制信号的影响。在第一种情况下，线圈31与能量存储器10联接具有的作用在于，能量存储器10供应的能量势升高特定值到达较高能量势。切换单元13在这个第一种情况下用作升压转换器。在能量存储器10的可用能量势不足以允许工作机器50起动时，这是需要的。线圈31另外还对于能量存储器10具有滤波器功能，以便最大程度地减少电流波纹，在某些情况下，电流波纹将损害能量存储器10。电压适配器34可看作DC/DC转换器，其可实现为例如半桥。在第二种情况下，开关32将电阻器33连接到电压适配器34，电阻器33用作所谓的制动电阻器。这个切换构造优选用于制动操作中。如果车辆制动，则过量制动能量在制动电阻器33中消散。
在显示在图2中的构造中，因此，切换单元13可具有DC-DC转换器的功能，其将能量存储器10提供的电压转变成较高水平。特别在牵引应用中，已经存在的硬件构造(诸如制动电路)可对应地通过较少的改装来修改，以便以简单方式获得描述的功能。
关于能量存储器10可如何联接到功率转换器20的中间电路6以用于起动根据图1的发动机52的过程，以便能量流可从能量存储器10通过切换单元13流到功率转换器20的中间电路6，图3显示切换单元13的第二备选实施例。在这个电路变型中，机械或电动开关35确保能量存储器10联接到功率转换器20的中间电路6。这非常简单且因此非常成本有效的构造优选使用在能量存储器10已经在尺寸上设置成使得其可供应在能量传递到功率转换器20的中间电路6中之前不需要首先转变成较高能量水平的足够的电压的情况下。
图4与显示在图3中的切换单元13的备选实施例之处仅在于，负载保护元件36作为动态控制元件结合到能量存储器10和开关35之间的电路中。在这个情况下，负载保护元件36可优选实现为反偏压二极管。反偏压二极管意图保护能量存储器10，以免受过载的影响。
图5显示根据本发明的驱动单元100的第二和备选实施例。显示的实施例不同于图1之处首先在于，切换单元13连接到第一逆变器2的DC电压侧输出。另外，用于负载的终端，诸如例如400V的供应网络14可联接到切换单元13。此外，驱动单元100现在具有转换器单元9，其联接到功率转换器20的中间电路6。辅助能量存储器16可实现为超级电容器，例如，其连接到转换器单元9。超级电容器可为能量存储器，诸如例如电容器。在这个情况下，辅助能量存储器16可尤其允许减小车辆的车载电网上的负载，因为如果车辆电池不一定自己提供需要的能量用于起动发动机52，则已经存在的车辆电池上的负载因而减小。
在驱动单元100的这个备选电路变型中，用于起动发动机52所需要的能量势由辅助能量存储器16提供。辅助能量存储器16不需要为驱动单元100的一部分，并且还可装配在驱动单元100的外部。
为了对辅助能量存储器16充能，切换单元13辅助性地将在行进期间通过能量存储器充能单元12充能的能量存储器10连接到例如功率转换器单元20且确保功率从能量存储器10通过切换单元13流到功率转换器单元20的中间电路6。从功率转换器单元20的中间电路6传递的功率流最终通过转换器单元9传导到辅助能量存储器16。因而，在充能模式中，借助于能量存储器10，流到辅助能量存储器16的功率传导通过切换单元13。在驱动单元的正常操作中，切换单元13脱开能量存储器10且改为将负载14联接到切换单元13，使得功率可从中间电路6流到负载14。在这个情况下，负载14可实现为与电压或电网的终端连接件。但是，负载14还可实现为用于补给供给的补给插口的终端。
如果辅助能量存储器16充能，则其能量可然后用于起动发动机52的过程。为此，转换器单元9对应地通过例如控制单元30连接，使得功率从辅助能量存储器16通过转换器单元9流到中间电路6中。照这样实现的为，起动发动机52的过程通过独立于能量存储器10的当前能量势或当前电压势而起动工作机器50(用作发动机)来进行。这可为实质方面，特别是如果能量存储器10的性能例如由于能量存储器10可能暴露的低环境温度而受损。还将设想到在没有能量存储器10的情况下仅使用辅助能量存储器16执行的起动过程。
转换器单元9可实现为IGBT转换器，其具有制动电阻器，例如，制动电阻器同时吸收产生的制动能量。
显示在图5中的构造还具有的优点在于，避免直接通过起动器电池的起动来起动发动机52，起动器电池可优选实现为车辆电池。这样避免来自车辆电池的较大充能电流，并且较大充能电流会对车辆的车载能量网络降压。在示出在图1中的构造中，发动机52通过工作机器50起动，工作机器50连接在功率转换器20和发动机52之间。
图6显示诸如可优选用于图5中的切换单元13的第四实施例。切换单元13具有开关32，其将负载14或能量存储器10联接到线圈31和电压适配器34，电压适配器34还可实现为DC-DC转换器。DC-DC转换器确保当使用低功率能量存储器10时，能量存储器10提供的能量势在传送到中间电路6之前升高。切换单元13因此还具有升压转换器的功能。开关32还可优选为三电级式开关。
如果负载14诸如辅助操作网络例如联接到电压适配器34上，线圈31作为滤波器允许抑制谐波。如果电压适配器34联接到能量存储器10，则与电压适配器34相关联的线圈31用作升压转换器。
关于升压转换器的功能，本发明总地可以说，所述功能可由可通过能量存储器(诸如电池)预充能的超级电容器提供，能量存储器可实现为起动器电池或车辆电池。但是，还将可设想到，通过中间电路提供升压转换器的功能，中间电路通过电池预充能。但是，对于单独的构件部件的给定对应的尺寸，本发明还可在不使用升压转换器的情况下进行应对。
图7显示转换器单元9的一个实施例，如图5中显示，其联接到辅助能量存储器16和功率转换器单元20的中间电路6上。转换器单元9具有线圈31、可用作制动电阻器的电阻器33，以及可实现为半桥的DC-DC转换器34。DC-DC转换器34在信号传递方面首先联接到线圈31和电阻器33且其次联接到中间电路6。
在起动发动机52(未示出)期间，能量从辅助能量存储器16通过切换单元13传递到中间电路6中。如果车辆制动，则能量通过中间电路6传导到转换器单元9的制动器电阻器33中。

Claims (15)

1.一种驱动单元(100)，包括：
可连接到工作机器(50)的功率转换器(20)，其包括中间电路(6)，所述中间电路(6)可首先联接到第一逆变器(2)且其次联接到第二逆变器(4)，其中所述第一逆变器(2)设计成可在AC电压侧连接到发动机(54)且在DC电压侧连接到所述中间电路(6)，并且其中所述第二逆变器(4)在DC电压侧连接到所述中间电路(6)且可在AC电压侧连接到所述工作机器(50)，并且其中所述第二逆变器(4)设计成驱动所述工作机器(50)使得所述工作机器(50)可用作发动机或发电机；
连结到至少一个能量存储器(10)的连结件；
连接到所述功率转换器(20)的切换单元(8，13)，其中所述切换单元(8，13)可在第一操作模式或第二操作模式中操作，其中在所述第一操作模式，所述切换单元(8，13)设计成将所述功率转换器(20)联接到所述至少一个能量存储器(10)以便使得能量流能够从所述至少一个能量存储器(10)通过所述切换单元(8，13)流到所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)，并且其中在所述第二操作模式，所述切换单元(8，13)设计成脱开所述功率转换器(20)与所述至少一个能量存储器(10)；
其中所述驱动单元(100)包括能量存储器充能单元(12)，其可连接到所述功率转换器(20)，以对所述能量存储器(10)提供能量。
2.根据权利要求1所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述切换单元(8，13)设计成将所述功率转换器(20)联接到供应网络终端(14)，以便使得能量流能够从所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)通过所述切换单元(8，13)流向所述供应网络终端(14)。
3.根据权利要求1所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述驱动单元(100)包括辅助能量存储器(16)，其可连接到所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)。
4.根据权利要求2所述的驱动单元(100)，其特征在于，转换器单元(9)连接在所述辅助能量存储器(16)和所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)之间。
5.根据权利要求3所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述辅助能量存储器(16)设计成可在充能或放能操作中操作，其中在充能模式，所述切换单元(8，13)在所述第一操作模式中操作，其中，所述能量存储器(10)通过所述切换单元(8，13)联接到所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)，使得来自所述能量存储器(10)的能量能够通过所述切换单元(8，13)馈送到所述中间电路(6)中，所述能量然后从所述中间电路(6)通过所述转换器单元(9)传递到所述辅助能量存储器(16)中，并且，如果所述辅助能量存储器(16)在放能模式中操作，则所述辅助能量存储器(16)通过所述转换器单元(9)联接到所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)，以便来自所述辅助能量存储器(16)的能量提供给所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述切换单元(8，13)具有负载保护元件(13)，其设计成保护所述能量存储器(10)，以免受电过载的影响。
7.根据权利要求5所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述负载保护元件(13)为二极管。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述驱动单元(100)包括控制单元(30)，其设计成取决于所述驱动单元(100)的操作模式而控制所述功率转换器(20)、所述切换单元(8，13)、所述能量存储器(10)、所述辅助能量存储器(16)和所述供应网络终端(14)之间的联接。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述辅助能量存储器(16)实现为超级电容器。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述功率转换器(20)的所述中间电路(6)实现为DC电压中间电路。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述切换单元(8，13)包括机械和/或电动切换器件。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动单元(100)，其特征在于，所述能量存储器(16)为电池。
13.一种车辆，包括根据权利要求1至12中的任一项所述的驱动单元(100)。
14.根据权利要求13所述的车辆，其特征在于，所述车辆为轨道车辆。
15.根据权利要求13所述的车辆，其特征在于，所述车辆设有混合驱动器。
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