CN108790836B - 车辆以及用于车辆的制动电阻 - Google Patents

车辆以及用于车辆的制动电阻 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆，所述车辆具有至少一个电动的制动装置，所述制动装置具有至少一个制动电阻。根据本发明提出，至少一个所述制动电阻形成车辆外壳的持久关闭的，尤其在所述车辆运动时由行驶风在外部绕流的部段或者所述制动电阻紧邻这种部段设置，并且所述制动电阻经由持久关闭的所述部段将热量向外导出给周围环境。此外，本发明涉及一种用于车辆的、尤其轨道车辆的相应构成的制动电阻。

Description

车辆以及用于车辆的制动电阻
技术领域
根据本发明的车辆具有至少一个电动的制动装置，所述电动的制动装置具有至少一个制动电阻。
背景技术
从德国公开文献DE 10 2015 203 689 A1中已知一种轨道车辆，其中制动电阻可枢转地安装在车辆外蒙皮的区域中并且能够从转入位置运动到转出位置中并且反之亦然。通过制动电阻的转出可实现：空气流穿过车辆外蒙皮中的开口导入到车辆内部中以冷却制动电阻或对其降温。
发明内容
本发明基于下述目的，提出一种车辆，所述车辆对于干扰是尤其不敏感的并且确保对制动电阻的尤其可靠的冷却或降温。
该目的根据本发明通过一种车辆以及通过一种制动电阻来实现。有利的设计方案在下文中说明。
根据本发明的第一方面提出，所述车辆具有至少一个电动的制动装置，所述制动装置具有至少一个制动电阻，该至少一个制动电阻形成车辆外壳的持久关闭的，尤其在车辆运动时由行驶风从外部绕流的部段或者该至少一个制动电阻紧邻这种部段设置，并且制动电阻经由持久关闭的部段将热量向外导出给周围环境。
根据本发明的车辆的主要优点在于，车辆外壳在制动电阻的区域中是持久关闭的，也就是说，没有机械的驱动器、机械的翻盖等。也就是说，电动的制动装置设计为，使得通过在旁边流过或经过的空气流和/或通过因车辆外壳的在外部被绕流的部段引起的辐射进行对制动电阻的降温或冷却。由于缺少可运动的机械部件如翻盖或空气转向装置，由此也不能够出现这种部件的缺陷，更谈不上可能引起制动装置失效的损伤。
根据本发明的一个改进方案，持久地关闭的部段没有用于影响空气流或行驶风的可机械运动的部件。这种可机械运动的部件例如通过轨道车辆的辅助驱动器来控制和运动。根据本发明的关闭的部段由此是无辅助驱动器的。
持久关闭的部段优选对于经过的行驶风而言在空气动力学方面是无涡流的，相应地，尤其例如是光滑和无阶梯的，或者设有空气动力学地起作用的鲨鱼鳞片结构。持久地关闭的部段此外能够设计为是无形变的。
根据本发明的第一方面的另一改进方案，在车辆的制动，尤其全制动的时间段期间，借助于电动的制动装置馈入到至少一个制动电阻中的制动能量大于在制动的时间段期间可经由持久关闭的部段导出给周围环境的热量。在此，制动的最大时间段借助于电动的制动装置通过制动电阻的最大吸热能力来限定。在此将全制动理解为具有最高的制动效果的制动。
至少一个制动电阻的吸热能力，尤其在上述设计方案中的吸热能力，优选被确定为，使得该制动电阻至少能够无损地吸收：在全制动的情况下馈入到制动电阻中的制动能量减去在制动期间经由持久关闭的部段导出的热量。
每个制动电阻的吸热能力根据另一改进方案分别为至少50MJ。
根据另一改进方案，至少一个制动电阻经由持久关闭的部段的散热始终大于在全制动的情况下在该制动电阻中所产生的热量。这应当与初始速度无关，在所述初始速度中触发全制动。有利的是，在该设计方案中，不会出现所述一个或多个制动电阻的过热，更确切地说与制动过程的长度和数量无关以及与初始速度无关。
根据另一改进方案，车辆外壳的关闭的、在行驶时由行驶风在外部绕流的部段被确定尺寸和/或构成为，使得经由对流进行的散热大于经由热辐射进行的散热，优选至少在全制动的时间段的时间平均值中或在每个时间点上经由对流进行的散热大于经由热辐射进行的散热，其中制动电阻经由所述部段将热量向外导出给周围环境。
如果车辆是多节的并且包括至少一个可驱动的车厢，那么根据另一改进方案每个可驱动的车厢具有至少一个制动电阻。一个或多个设置在可驱动的车厢中的制动电阻的吸热能力在此优选分别为至少100MJ，也就是说针对每个制动电阻为至少100MJ或者针对每个车厢至少总计为至少100MJ。
如果车辆是多节的并且包括至少一个不被驱动的车厢，那么根据另一改进方案至少一个不被驱动的车厢具有至少一个制动电阻，所述制动电阻被馈给制动电流，所述制动电流在车辆制动时由另一车厢，优选可驱动的车厢或至少一个具有电动发电机的车厢提供。一个或多个设置在不可驱动的车厢中的制动电阻的吸热能力在此优选分别为至少100MJ，也就是说针对每个制动电阻为至少100MJ或者针对每个车厢至少总计至少100MJ。
根据另一改进方案，至少一个制动电阻包括至少一个电导体，所述电导体本身形成车辆外壳的持久关闭的部段或者本身形成车辆外壳的持久关闭的部段的一部分，和/或所述电导体紧邻车辆外壳的持久关闭的部段设置。
根据一个设计方案，电导体具有蜿蜒结构或者条带结构和/或形成线圈或者导体螺旋线，其中所述条带结构具有优选平行的导体条带。
根据其它设计方案，电导体嵌入到不导电的材料中，其中不导电的材料的外侧能够形成车辆外壳的持久关闭的部段或者车辆外壳的持久关闭的部段的一部分。
根据另一设计方案，电导体嵌入到陶瓷或者复合材料中，尤其嵌入含陶瓷的复合材料中。
根据本发明的第一方面的另一改进方案，车辆是轨道车辆，尤其是具有至少为250km/h的最高速度的高速轨道车辆。
根据另一改进方案，至少一个制动电阻能够包括由双金属构成的、在制动时流过电流的部段，所述流过电流的部段在增温时使车辆外壳的持久关闭的部段变形。
根据本发明的第二方面，用于车辆的，尤其用于轨道车辆的制动电阻设计为，使得所述制动电阻形成车辆的车辆外壳的持久关闭的，尤其在车辆运动时由行驶风绕流的部段或者所述制动电阻紧邻这种部段设置。
根据本发明的第二方面的一个改进方案，制动电阻与车辆的至少一个电动的制动装置电连接。
附图说明
接下来根据实施例详细阐述本发明。在此示例性示出：
图1从一侧示出根据本发明的轨道车辆的示意图，
图2从一侧示出另一根据本发明的轨道车辆的示意图，
图3示出制动电阻，所述制动电阻能够在根据图1和2的高速轨道车辆中使用并且具有电导体，所述电导体具有条带结构，
图4示出电导体在根据图3的制动电阻内部的设置，
图5示出电导体在根据图3的制动电阻内部的替选设置，
图6示出制动电阻，所述制动电阻能够在根据图1和2的轨道车辆中使用并且具有电导体，所述电导体具有蜿蜒结构，以及
图7示出多节的轨道车辆，其中制动电阻设置在不被驱动的车厢中。
在附图中，为了概览，对于相同的或者相似的部件始终使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1从一侧示出高速轨道车辆10的一个实施例的示意图。高速轨道车辆10配设有一个或多个制动装置20，所述制动装置分别具有一个或多个制动电阻30。
在根据图1的实施例中，制动电阻本身形成车辆外壳11的部段A，所述部段是持久关闭的并且在外部是光滑的以及在高速轨道车辆10行驶时由行驶风F在空气动力学方面无涡流地绕流。车辆外壳11的持久关闭的部段A是无辅助驱动器的，也就是说，所述部段不具有可机械运动的、影响经过部段A或车辆外壳11的空气流或行驶风F的部件。
如果高度轨道车辆10在沿着箭头方向P行驶时，也就是说，在图1中从右向左行驶时，借助于制动装置20制动，那么通过电动的制动装置20的未进一步示出的电动发电机21将制动电流I馈入到制动电阻30中。制动电流I引起制动电阻30增温。也就是说，在制动期间，车辆的动能转换为电能，所述电能借助于制动电阻再次转换为热。
热量优选大多数，尤其超过90％，经由对流输出给绕流车辆外壳11从而绕流部段A的行驶风F或输出给周围环境空气。换言之，热量输出亦即决定性地通过对流来实现，并且少量地或仅可忽略地经由热辐射的输出来进行。
在根据图1的实施方案变型形式中，制动电阻30本身直接形成车辆外壳11的由行驶风F在外部绕流的部段A。替选地，制动电阻30也能够紧邻车辆外壳11的由行驶风F在外部绕流的部段A设置；图2示例性地示出这种实施方案变型形式。尽管在制动电阻30和车辆外壳11之间有一定间距d，但是热量仍能够朝向车辆外壳11流出并且在该处通过对流输出给周围环境空气或行驶风F。
图3详细地在细节中示出制动电阻30的一个实施例，所述制动电阻能够在根据图1或2的高速轨道车辆10中使用。制动电阻30包括电导体31，所述电导体形成具有优选平行的导体条带31a的条带结构。
电导体31能够直接设置在制动电阻30的表面上并且本身局部地形成制动电阻30的表面从而局部地形成车辆外壳11的部段A。这种设计方案在图4中示出。
如果制动电阻30用于形成车辆外壳11的部段A，如在图1中所示出的那样，那么电导体31或其导体条带31a本身直接形成车辆外壳11的下部段。
替选地，能够提出，电导体31或在图3中示出的导体条带31a完全地嵌入制动电阻31的材料32中。这种实施方式在图5中示出。材料32优选是不导电的或者至少与嵌入其中的电导体31相比是导电程度更小的，但是是尽可能好地导热的。材料32能够是陶瓷或复合材料，例如含陶瓷的复合材料。这种材料尽管有电绝缘能力但是仍是相当好的导热体和蓄热器。
图6示出电导体31在制动电阻30内部的替选的设计方案。在根据图6的实施方式中，电导体具有蜿蜒结构，通过所述蜿蜒结构引起：电导体的导体长度与制动电阻沿着车辆纵向方向X的长度Lb相比是明显更长的。
电导体31能够直接设置在制动电阻30的表面上，如已经结合图4所阐述的那样。替选地，电导体也能够嵌入材料32内部，如在图5中所示出的那样。如结合图1和2所阐述的那样，电导体31本身能局部地形成车辆外壳11或者直接与该车辆外壳间隔开地设置。
图7示出多节的高速轨道车辆10的一个实施例。高速轨道车辆10具有至少一个被驱动的或可驱动的车厢100和至少一个与该车厢耦联的不被驱动的车厢101。跨越车厢的制动装置20的制动电阻30位于不被驱动的车厢101中而电动的制动装置20的电动发电机21位于被驱动的车厢100中。制动电阻30由电动发电机21——在制动过程的情况下——供给制动电流I。
也就是说，在高速轨道车辆10中以有利的方式将不被驱动的车厢用于制动电阻的热量的散热，所述制动电阻从被驱动的车厢中馈电。制动电阻形成车厢覆盖件11的持久关闭的、在行驶时由行驶风F在外部绕流的部段A或者直接设置在这种部段附近。
虽然本发明在细节中通过优选的实施例详细说明和描述，但是本发明不受所公开的实例限制，并且本领域技术人员能够从中推导出其它变型形式，而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
10 高速轨道车辆
11 车辆外壳
20 制动装置
21 发电机
30 制动电阻
31 导体
31a 导体条带
32 材料
100 车厢
101 车厢
A 部段
d 间距
F 行驶风
I 制动电流
Lb 长度
P 箭头方向
X 车辆纵向方向

Claims (18)

1.一种车辆，所述车辆具有至少一个电动的制动装置(20)，所述制动装置具有至少一个制动电阻(30)，
其特征在于，
至少一个所述制动电阻(30)紧邻车辆外壳(11)的持久关闭的、在所述车辆运动时由行驶风(F)在外部绕流的部段(A)地设置，持久关闭的所述部段(A)没有机械上能运动的、用于影响空气流的部件，并且
所述制动电阻(30)经由持久关闭的所述部段(A)将热量向外导出给周围环境，并且在车辆的全制动的时间段期间借助于电动的所述制动装置(20)馈入到至少一个所述制动电阻(30)中的制动能量，大于在制动的时间段期间能够经由持久关闭的所述部段(A)导出给周围环境的热量，其中制动的最大时间段借助于电动的所述制动装置(20)通过所述制动电阻(30)的最大吸热能力来限定。
2.根据权利要求1所述的车辆，
其特征在于，
至少一个所述制动电阻(30)的所述吸热能力的大小确定为，使得所述制动电阻至少能够无损地吸收：在全制动的情况下馈入到所述制动电阻(30)中的制动能量减去在制动期间经由持久关闭的所述部段(A)导出的热量。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
每个制动电阻(30)的吸热能力至少为50MJ。
4.根据权利要求1所述的车辆，
其特征在于，
在一个速度中至少一个所述制动电阻(30)经由持久关闭的所述部段(A)的可能的散热始终大于在所述速度中在全制动的情况下在所述制动电阻(30)中产生的热量。
5.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
所述车辆外壳(11)的关闭的、在行驶时由行驶风(F)在外部绕流的所述部段(A)的尺寸确定为和/或所述部段构成为，使得至少在全制动的时间段的时间平均值中或在每个时间点上，经由对流的散热大于经由热辐射的散热，其中所述制动电阻(30)经由所述部段将热量向外导出给周围环境。
6.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
所述车辆是多节的并且包括至少一个能驱动的车厢(100)，并且
每个能驱动的车厢(100)具有至少一个制动电阻(30)，其中该制动电阻(30)的吸热能力针对每个制动电阻分别为至少100MJ或者针对每个车厢总计为至少100MJ。
7.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
所述车辆是多节的并且包括至少一个不被驱动的车厢(101)，并且
至少一个所述不被驱动的车厢(101)具有至少一个制动电阻(30)，其中该制动电阻(30)的吸热能力针对每个制动电阻分别为至少100MJ或者针对每个车厢总计为至少100MJ，
其中至少一个所述不被驱动的车厢(101)的至少一个所述制动电阻(30)被馈给制动电流(I)，所述制动电流在所述车辆制动时由能驱动的车厢(100)提供。
8.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
至少一个所述制动电阻(30)包括至少一个电导体(31)，
所述电导体紧邻所述车辆外壳(11)的持久关闭的所述部段(A)设置。
9.根据权利要求8所述的车辆，
其特征在于，
所述电导体(31)具有蜿蜒结构或条带结构或者形成线圈或导体螺旋线，所述条带结构具有平行的导体条带(31a)。
10.根据权利要求8所述的车辆，
其特征在于，
所述电导体(31)嵌入不导电的材料(32)中。
11.根据权利要求10所述的车辆，
其特征在于，
所述不导电的材料的外侧形成所述车辆外壳(11)的持久关闭的所述部段(A)或者所述车辆外壳(11)的持久关闭的所述部段的一部分。
12.根据权利要求8所述的车辆，
其特征在于，
所述电导体(31)嵌入陶瓷或复合材料中。
13.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
所述车辆是高速轨道车辆(10)，所述高速轨道车辆具有至少250km/h的最高速度。
14.根据权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
至少一个所述制动电阻(30)包括由双金属构成的、在制动时流过电流的部段，该部段使所述车辆外壳(11)的持久关闭的部段(A)在增温时变形。
15.根据权利要求8所述的车辆，
其特征在于，
所述电导体(31)嵌入含陶瓷的复合材料中。
16.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的车辆的制动电阻(30)，
其特征在于，
所述制动电阻(30)紧邻车辆外壳(11)的持久关闭的、在所述车辆运动时由行驶风在外部绕流的部段(A)地设置。
17.根据权利要求16所述的制动电阻(30)，
其特征在于，
所述制动电阻(30)与所述车辆的至少一个电动的制动装置(20)电连接。
18.根据权利要求16所述的制动电阻(30)，
其特征在于，
所述车辆是轨道车辆。
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