DE102006042945A1

DE102006042945A1 - Verfahren zur Effizienzsteigerung von dieselelektrisch getriebenen Fahrzeugen und Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006042945A1
Application number: DE102006042945A
Authority: DE
Inventors: Mark-Matthias Dr. Bakran; Joachim Brandt; Hans-Günter Dr. Eckel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-14
Also published as: US20080060542A1; DE102006042945B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Effizienzsteigerung von dieselelektrisch getriebenen Fahrzeugen, die wenigstens ein Dieselaggregat und jeweils einen am Dieselaggregat angeschlossenen Generator zur Stromerzeugung aufweisen, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung gekoppelt ist, wobei der Umrichter mindestens einen elektrischen Antriebsmotor speist und wobei bei bestimmter verringerter Leistungsanforderung an das Fahrzeug wenigstens ein Dieselaggregat abgeschaltet wird, wobei der im Fahrbetrieb bei Abschaltung der an den Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates (2) angeschlossene Antriebsmotor (6) in regenerativem Betrieb arbeitet und der Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates (2) sowie die an ihn angeschlossene Hilfsbetriebseinrichtung (5) ausschließlich durch den an diesen Zwischenkreis angeschlossenen im regenerativen Betrieb arbeitenden Antriebsmotor (6) gespeist werden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens, wobei der Zwischenkreis und der Antriebsmotor derart ausgestaltet sind, dass der Zwischenkreis eines abgeschalteten Dieselaggregates im Fahrbetrieb sowie die an diesen Zwischenkreis gekoppelte Hilfsbetriebseinrichtung ausschließlich durch den an diesen Zwischenkreis gekoppelten, im regenerativen Bereich arbeitenden Antriebsmotor gespeist sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Effizienzsteigerung von dieselelektrisch getriebenen Fahrzeugen, die wenigstens ein Dieselaggregat und jeweils einen am Dieselaggregat angeschlossenen Generator zur Stromerzeugung aufweisen, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung gekoppelt ist, wobei der Umrichter mindestens einen elektrischen Antriebsmotor speist und wobei bei bestimmter verringerter Leistungsanforderung an das Fahrzeug wenigstens ein Dieselaggregat abgeschaltet wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einem Dieselaggregat, welches einen am Dieselaggregat angeschlossenen Generator zur Stromerzeugung aufweist, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung gekoppelt ist, wobei der Umrichter mindestens einen elektrischen Antriebsmotor speist und der elektrische Antrieb derart ausgestaltet ist, dass er motorisch und regenerativ betreibbar ist.
Insbesondere Güterzüge werden oft in Mehrfachtraktion gefahren, das heißt, dass ein Güterzug von mehreren Dieselloks gezogen wird. Je nach Beschleunigungsverhalten und zu passierendem Gelände werden dabei die Dieselantriebe der Dieselloks nicht immer mit voller Leistung gefahren. Das Betreiben eines Dieselaggregates im Teillastbereich weist allerdings einen ungünstigen Wirkungsgrad auf, so dass ein Teillastbetrieb nicht effizient ist.
Üblicherweise werden bei Mehrfachtraktionen Dieselloks mit einem Großdiesel pro Lok ohne Steuerungs- beziehungsweise Spannungsverbindungen zwischen den Loks verwendet. Das bedeutet, dass auch bei geringerer Leistungsanforderung, wie zum Beispiel bei längerer Talfahrt, jeder der Dieselaggregate jeder Lok in Betrieb gehalten werden muss, um ausreichend Energie, zum Beispiel zum Betrieb der Bremsanlage der Lok, zur Verfügung stellen zu können.
Des Weiteren ist aus der Veröffentlichung "Intelligent Power Sharing within a Locomotive Consist for Fuel Reduction and Trip Reliability Enhancements" (Gritsch et. al., Heavy Haul Conference, Brasilien, 2005) bekannt, dass mehrere Diesellokomotiven mit elektrischem Antrieb zu einem Verbund gekoppelt werden, bei dem die Zwischenkreise aller Lokomotiven miteinander verbunden sind. Durch die Verbindung der Zwischenkreise aller Lokomotiven untereinander ist es möglich, die auf einer Lok produzierte elektrische Energie zu einer anderen Lok zu transferieren und somit die benötigte Leistung von nur einer kleinen Anzahl an Dieselaggregaten in den Gesamt-Zwischenkreis einzuspeisen und die restlichen Dieselaggregate abzuschalten. Das bedeutet, dass bei geringerer Leistungsanforderung einige Diesellokomotiven mit angeschalteten Dieselaggregaten fahren und andere Diesellokomotiven mit abgeschalteten Dieselaggregaten fahren, wobei die benötigte Energie einer Lok mit abgeschaltetem Dieselaggregat zur Aufrechterhaltung der Hilfsbetriebe, wie zum Beispiel der Bremsanlagen oder auch der Temperaturaufrechterhaltung der Dieselaggregate, von Loks mit angeschalteten Dieselaggregaten an Loks mit abgeschalteten Dieselaggregaten transferiert wird. Gleichzeitig bleibt dabei die volle Anfahrzugkraft bestehen, da über die Kopplung der Zwischenkreise ebenfalls alle Antriebe jeder Lok mit Energie versorgt werden können und daher auch alle Antriebe beim Anfahren aktiv sein können. Auf diese Weise ist ein energiesparendes Fahren möglich. Im Fahrbetrieb abgeschaltete Diesel können über einen Umrichter beziehungsweise dessen Zwischenkreis bei Bedarf wieder ange fahren werden. Um die Zwischenkreise der Loks miteinander verbinden zu können sind allerdings Hochspannungs-Kopplungsstellen im Bereich der Lok-Kupplungen vorzusehen. In diesen Hochspannungsleitungen wird üblicherweise eine Spannung von circa 2000 Volt geführt, welche aus Sicherheitsgründen bei Nichtbenutzung der Kopplungsstelle freigeschaltet werden muss. Die Verbindung der Zwischenkreise birgt daher einen erhöhten konstruktiven Aufwand und die Notwendigkeit von durchzuführenden Sicherheitsmaßnahmen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum optimalen Betreiben von mit dieselelektrischen Antrieb ausgestatteten und konstruktiv einfachen Fahrzeugen bei gleichzeitiger Kraftstoffverbrauchsreduktion zur Verfügung zu stellen, sowie Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 5 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Es wird ein Verfahren zur Effizienzsteigerung von dieselelektrisch getriebenen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt, wobei das dieselelektrisch getriebene Fahrzeug wenigstens ein Dieselaggregat und jeweils einen am Dieselaggregat angeschlossenen Generator zur Stromerzeugung aufweist, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung gekoppelt ist, wobei der Umrichter mindestens einen elektrischen Antriebsmotor speist und wobei bei bestimmter verringerter Leistungsanforderung an das Fahrzeug wenigstens ein Dieselaggregat abgeschaltet wird. Im Fahrbetrieb arbeitet der an den Zwischenkreis eines abgeschalteten Dieselaggregates angeschlossene Antriebsmotor nach Abschaltung des Dieselaggregates im regenerativen Betrieb. Der Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates sowie die an ihn angeschlossene Hilfsbetriebseinrichtung wird dabei ausschließlich durch den an diesen Zwischenkreis angeschlos senen und im regenerativen Betrieb arbeitenden Antriebsmotor gespeist.
Im normalen Fahrbetrieb speist der Hauptgenerator der Lok, der dem Dieselaggregat zur Stromerzeugung nachgeschaltet ist, bei eingeschaltetem Dieselaggregat die an einen Zwischenkreis gekoppelten Hilfsbetriebseinrichtungen. Im Fahrbetrieb und bei abgeschaltetem Dieselaggregat dagegen sind die Antriebsmotoren als Generatoren betreibbar und speisen somit den Zwischenkreis. Die damit gewonnene Energie kann zum Neustart des Diesels verwendet werden, sowie zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur und zur Energieversorgung einzelner kleinerer Verbraucher, wie zum Beispiel Pumpen, Lüfter oder Beleuchtungsanlagen. Insbesondere lässt sich damit eine Effizienzsteigerung von Dieselantrieben mehrerer in Mehrfachtraktion fahrender Fahrzeuge erreichen, wobei bei bestimmter verringerter Leistungsanforderung an die im Verbund fahrenden Fahrzeuge wenigstens ein Dieselaggregat eines der Fahrzeuge abgeschaltet wird. Die Energie zur Aufrechterhaltung der Hilfsbetriebe und zum Neustarten der Dieselaggregate kann somit indirekt von einer Lok über Umwandlung der mechanischen Energie der Räder und die regenerativ arbeitenden Antriebsmotoren an eine andere Lok übertragen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass beim Betrieb von n Fahrzeugen (Mehrfachtraktion) und einer Anforderung einer verminderten Fahrleistung bis zu n – 1 Fahrzeuge das Dieselaggregat abschalten können. Durch den regenerativen Betrieb der Fahrmotore wird die Versorgung der Hilfsbetriebe mit elektrischer Energie auf dem Fahrzeug mit abgeschaltetem Dieselaggregat aufrechterhalten. Die Abschaltmöglichkeit einzelner Dieselaggregate bei Aufrechterhaltung der vollen Fahrleistung bewirkt eine Kraftstoffersparnis und verringert den Verschleiß der Dieselaggregate, da bei geringer Leistungsanforderung ein Dieselaggregat ausgeschaltet werden kann und nicht im ungünstigen Teillastbereich gefahren werden muss.
In bevorzugter Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Abschaltung des mindestens einen Dieselaggregates bei einer bestimmten verringerten Leistungsanforderung automatisch. Das heißt, dass bei Unterschreitung eines bestimmten Leistungswertes sich ein bestimmtes Dieselaggregat von selbst ausschaltet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass nach Ausschaltung des Dieselaggregates und Überschreiten des festgesetzten Leistungswertes sich das Dieselaggregat automatisch wieder anschaltet.
Bevorzugt ist das Verfahren derart ausgestaltet, dass die an den Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates angeschlossenen Antriebsmotoren nur die Leistung erbringen, die von den an diesen Zwischenkreis angeschlossenen Hilfsbetriebseinrichtungen verbraucht wird. Bei zum Beispiel hoher Außentemperatur ist weniger Energie zum Aufrechterhalten einer bestimmten Betriebstemperatur der Dieselaggregate notwendig. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die regenerativ arbeitenden Antriebsmotoren entsprechend weniger Leistung zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur erbringen. Durch diese Ausgestaltung haben die regenerativ arbeitenden Antriebsmotoren eine verminderte Bremswirkung, was zu einer weiteren Effizienzsteigerung im Betrieb des Fahrzeuges sowie bei Mehrfachtraktionen führt.
In vorteilhafter Weise werden die genannten Verfahrensschritte durch eine Steuerungseinheit gesteuert vorgenommen. Das heißt, dass das vollautomatische Abschalten sowie Neustarten der Dieselaggregate bei entsprechender Leistungsnachfrage und das Steuern der Antriebe derart, dass sie nur soviel Energie liefern wie zur Aufrechterhaltung der Hilfsbetriebe und der Dieselaggregats-Betriebstemperatur notwendig ist, durch eine Steuerung gesteuert und kontrolliert vorgenommen wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Fahrzeug mit mindestens einem Dieselaggregat zur Verfügung gestellt, welches einen am Dieselaggregat angeschlossenen Ge nerator zur Stromerzeugung aufweist, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung gekoppelt ist und der Umrichter mindestens einen elektrischen Antriebsmotor speist, wobei der elektromotorische Antrieb derart ausgestaltet ist, dass er motorisch und regenerativ betreibbar ist. Der Zwischenkreis und der Antriebsmotor sind dabei derart ausgestaltet, dass der Zwischenkreis eines abgeschalteten Dieselaggregates im Fahrbetrieb sowie die an diesen Zwischenkreis gekoppelte Hilfsbetriebseinrichtung ausschließlich durch den an diesen Zwischenkreis gekoppelten, im regenerativen Betrieb arbeitenden Antriebsmotor gespeist sind. Wie schon hinsichtlich des Verfahrens erwähnt, ist der regenerative Betrieb des Antriebsmotors der Betrieb als ein Generator. Als Generator arbeitend, speist der Antriebsmotor den jeweiligen Zwischenkreis mit elektrischer Energie. Diese elektrische Energie im Zwischenkreis kann dafür verwendet werden, das Dieselaggregat neu zu starten und die gewünschte Betriebstemperatur des Dieselaggregates für einen Neustart zu halten sowie bestimmte Hilfsbetriebe aufrechtzuerhalten. Dadurch, dass beim Fahren mit abgeschaltetem Dieselaggregat die mechanische Energie der Räder in elektrische Energie umgewandelt wird, kann die von einer Lok in Mehrfachtraktion erzeugte elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden und an einer anderen Lok über die Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie zugeführt werden. Der im erfindungsgemäßen Fahrzeug verwendete Umrichter ist dabei ein Pulswechselrichter, das heißt ein aktiver Gleichrichter. Außerdem ist vorteilhafterweise im Zwischenkreis mindestens ein Wechselrichter angeschlossen, der mindestens einen Antriebsmotor speist. Es lässt sich somit, wie auch schon zum Verfahren beschrieben, bei Mehrfachtraktion und Anforderung einer verminderten Fahrleistung von n Fahrzeugen, die mit jeweils einem Dieselaggregat ausgestattet sind, n – 1 Loks beziehungsweise deren Dieselaggregate abschalten. Durch den regenerativen Betrieb der Antriebe wird die Versorgung der Hilfsbetriebe auf den anderen Fahrzeugen aufrechterhalten.
In bevorzugter Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Fahrzeug des Weiteren eine Steuerungsebene mit mindestens einem Anschluss zum Anschließen der Steuerungsebene eines weiteren Fahrzeuges auf. In dieser Ausgestaltung der Erfindung hat der Zwischenkreis des Fahrzeuges keine Hochspannungsverbindung zur Ankopplung eines Zwischenkreises eines weiteren Fahrzeuges. Über die Steuerungsebene mit ihren Anschlussstellen lässt sich ein Dieselaggregat auf einem bestimmten Fahrzeug ein- oder abschalten beziehungsweise in einen Stand-By-Modus schalten. Dabei kann Lok-übergreifend von zentraler Stelle aus das Dieselaggregat einer bestimmten Lok aus beziehungsweise eingeschaltet werden. Die Hochspannungsleitungen der Loks müssen dabei nicht miteinander verbunden sein, denn die Energiezufuhr für die Hilfsbetriebe sowie für den Neustart des Dieselaggregats wird im Fahrbetrieb der abgeschalteten Lok über den regenerativen Betrieb ihrer Antriebsmotoren realisiert. Dadurch, dass die Hochspannungsleitungen der Loks nicht miteinander verbunden sind, gibt es auch keine Kopplungsstellen zur Herstellung derartiger Verbindungen. Das heißt, dass zwischen den Loks die herkömmlichen mechanische Kupplungen und zum Beispiel auch Verbindungen von Niederspannungsleitungen zum Betreiben von kleineren Aggregaten wie zum Beispiel Lüftern, Pumpen und Beleuchtungseinrichtungen und eventuell Kopplungen von Druckleitungen existieren, dass aber keine Kopplungsstelle für die Hochspannungsleitung eines Zwischenkreises zum Anschluss des Zwischenkreises an den Zwischenkreis einer anderen Lok vorhanden ist.
Das bedeutet, dass der Zwischenkreis eines jeden Dieselaggregates einer Lok abzweigungslos ist. Die eingesparte Hochspannungsverbindung erübrigt die aus Sicherheitsgründen notwendige und aufwändige Freischaltung von circa 2000 Volt, die sonst bei Nichtbenutzung erfolgen müsste und vereinfacht den konstruktiven Aufbau des Fahrzeuges.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann des Weiteren eine Steuerungseinheit umfassen, die bei bestimmten Leistungsanforderungswerten Dieselaggregate der Fahrzeuge über die gekoppelten Steuerungsebenen aus- beziehungsweise einschaltet und die die regenerativ arbeitenden Antriebe am Zwischenkreis eines abgeschalteten Dieselaggregates derart steuert, dass diese nur die Leistung erbringen, die von den an diesen Zwischenkreis angeschlossenen Hilfsbetriebseinrichtungen verbraucht wird. Das heißt, dass das Abschalten und Neustarten der Diesel bei entsprechender Leistungsnachfrage und die Steuerung der Antriebe derart, dass sie nur soviel Energie liefern wie zur Aufrechterhaltung der Hilfsbetriebe, der Dieselaggregatsbetriebstemperatur und zum Neustarten des Dieselaggregats notwendig ist, durch eine Steuerungseinheit gemanagt wird. Durch die Verbindung der Steuerungsebenen von in Mehrfachtraktion fahrenden Fahrzeugen kann die Steuereinheit auf die Aggregate jeder der im Verbund fahrenden Loks Einfluss nehmen beziehungsweise kann diese steuern.
In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug zwei Dieselaggregate aufweist, die beide einen gemeinsamen Zwischenkreis über je einen Generator speisen. Diese Doppelanordnung von Dieselaggregaten auf einem Fahrzeug hat den Vorteil, dass einer der beiden Diesel abgeschaltet beziehungsweise im Stand-By-Modus laufen kann (insbesondere bei verminderter Leistungsanforderung) und bei weiter absinkender Leistungsanforderung auch noch ein zweiter Diesel abgeschaltet werden kann. Durch den regenerativen Betrieb der Antriebsmotoren können beide Diesel, deren Zwischenkreise voneinander unabhängig sind, über ihre regenerativ arbeitenden Antriebsmotoren wieder gestartet werden beziehungsweise es werden ihre Hilfsbetriebseinrichtungen durch die regenerativ arbeitenden Antriebsmotoren gespeist. Es kann somit bei einem mit zwei Dieselaggregaten versehenen Fahrzeug vorgesehen sein, dass bei vollständiger Trennung der Zwischenkreise der Dieselaggregate die Energieversorgung eines Hilfskreises eines abgeschalteten Dieselaggregates ausschließlich über die Umwandlung der mechanischen Energie der Räder in elektrische Energie zur Speisung des Zwischenkreises bei abgeschaltetem Dieselaggregat realisiert wird.
Vorteilhafterweise sind am Zwischenkreis zwei Wechselrichter angeordnet, wobei jeder der Wechselrichter bis zu drei Antriebsmotoren auf einem Drehgestell speist. Das heißt, dass zum Beispiel jeder der Wechselrichter drei Antriebsmotoren speist, die auf einem Drehgestell angeordnet sind. Somit steht auch bei einem Betrieb von nur einem Dieselaggregat Spannung zum Betreiben von beiden Antriebsumrichtern zur Verfügung und alle Motoren können das volle Anfahrmoment leisten. Beim Anfahren ist daher auch nur der Betrieb eines Dieselaggregats erforderlich; entweder auf einer Lok mit einer Mehrzahl von Dieselaggregaten oder bei einem Verbund von Fahrzeugen in Mehrfachtraktion, bei dem einzelne Loks beziehungsweise deren Dieselaggregate abgeschaltet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Generator des Fahrzeuges derart ausgestaltet, dass er als Anlasser des Dieselaggregates motorisch betreibbar ist. In diesem Falle liefert der über die regenerativ arbeitenden Antriebsmotoren gespeiste Zwischenkreis die Energie zum Starten des Dieselaggregates mittels des als Anlasser betriebenen Generators des Fahrzeuges. Zu diesem Zweck verfügt der Generator über einen aktiven Gleichrichter.
Der dem Generator im normalen Fahrbetrieb nachgeschaltete Gleichrichter dient dem als Anlasser funktionierenden Generator als Pulswechselrichter.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeuges weist dieses des Weiteren eine Batterie und einen daran gekoppelten DC-DC-Wandler auf, der die Batterie mit dem Zwischenkreis verbindet. Damit kann beim erstmaligen Starten der Diesellok, wenn noch keine Energie im Zwischenkreis gespeichert ist, der Diesel mit der Energie der Batterie über den DC-DC-Wandler und den als Anlasser funktionierenden Generator angelassen werden. Der DC-DC-Wandler kann dabei derart ausgestaltet sein, dass er im normalen Fahrbetrieb als Batterieladegerät verwendet werden kann.
Des Weiteren umfasst die Hilfsbetriebseinrichtung vorteilhafterweise einen Hilfsbetriebsumrichter und einen Pulswechselrichter, der derart ausgestaltet ist, dass mit ihm der als Anlasser funktionierende Generator antreibbar ist. Der Hilfsbetriebsumrichter wird bei der Energieversorgung der Hilfsbetriebseinrichtungen eingesetzt.
Vorteilhafterweise ist der Generator des erfindungsgemäßen Fahrzeuges eine permanent erregte Synchronmaschine. Mit geringem gerätetechnischen Aufwand lässt sich somit das erfindungsgemäße Fahrzeug effizient betreiben.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Es zeigt dabei die einzige 1 drei zur Mehrfachtraktion anordnete dieselelektrisch betriebene Loks.
Die die Fahrzeuge 1 darstellenden Dieselloks sind dabei mechanisch aneinander gekoppelt. Jede der Dieselloks beziehungsweise der Fahrzeuge 1 weist ein Dieselaggregat 2 sowie einen Generator 3, einen Umrichter 4, eine Hilfsbetriebseinrichtung 5 und eine Mehrzahl von an den Drehgestellen 9 angeordneten Antriebsmotoren 6 auf. Eines der Fahrzeuge 1 ist mit einer Steuerungseinheit 7 ausgestattet. Diese Steuerungseinheit 7 ist an die Steuerungsebene 8 des Fahrzeuges 1 angeschlossen, welche mit den Steuerungsebenen 8 der weiteren Fahrzeuge 1 in Reihe geschaltet ist.
Des Weiteren weist jedes der Fahrzeuge 1 einen Hilfsbetriebsumrichter 10 auf und einen Heizwiderstand 11. Der Heizwiderstand 11 dient bei Energiezufuhr zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur des Dieselaggregates 2.
Wenn im Fahrbetrieb verminderte Leistungsanforderungen bestehen, kann von der Steuerungseinheit 7 über die Steuerungsebenen 8 ein Signal an das Dieselaggregat 2, zum Beispiel des mittleren Fahrzeuges, gegeben werden, so dass sich dieses Dieselaggregat 2 abschaltet. Die an den Drehgestellen 9 angeordneten elektrischen Antriebe werden ab diesem Moment nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt und treiben die Räder des Fahrzeuges nicht mehr an. Durch die feste mechanische Verbindung der Räder des Fahrzeuges 1 mit den Antrieben 6 befinden sich aber die Rotationsteile der Antriebe 6 weiterhin in Bewegung und bewirken damit einen Generatorbetrieb des Antriebes 6. Der im Generatorbetrieb erzeugte Strom wird in den Zwischenkreis (nicht dargestellt) des Fahrzeuges 1 eingespeist. Über den Hilfsbetriebsumrichter 10 wird die Hilfsbetriebseinrichtung 5 mit Energie versorgt. Diese speist zum Beispiel den Heizwiderstand 11 des Fahrzeuges 1, um die gewünschte Betriebstemperatur des Dieselaggregates 2 aufrechtzuerhalten. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Speisung des Heizwiderstandes 11 direkt durch den mit dem Heizwiderstand 11 gekoppelten Zwischenkreis erfolgt. Die im Zwischenkreis gespeicherte Energie wird beim Neustart des Dieselaggregates 2 dem in diesem Falle als Anlasser funktionierenden Generator 3 zugeführt. Somit kann das Fahrzeug 1 im Fahrbetrieb mit abgeschaltetem Dieselaggregat 2 mittels der von den Antrieben 6 erzeugten Energie neu gestartet werden. Es ist ersichtlich, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fahrzeuges 1 keine Verbindung der Hochspannungsbereiche beziehungsweise der Zwischenkreise des Fahrzeuges 1 mit den Zwischenkreisen angekoppelter Fahrzeuge 1 benötigt wird, da die zum Neustarten beziehungsweise zum Aufrechterhalten der Hilfsbetriebe erforderliche elektrische Energie aus der im Fahrbetrieb vorhandenen umgewandelten mechanischen Energie gewonnen wird. Somit müssen auch keine Kopplungsstellen für Hochspannungsnetze im mechanischen Kupplungsbereich der Fahrzeuge 1 angeordnet werden.

Claims

Verfahren zur Effizienzsteigerung von dieselelektrisch getriebenen Fahrzeugen (1), die wenigstens ein Dieselaggregat (2) und jeweils einen am Dieselaggregat (2) angeschlossenen Generator (3) zur Stromerzeugung aufweisen, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter (4) und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung (5) gekoppelt ist, wobei der Umrichter (4) mindestens einen elektrischen Antriebsmotor (6) speist und wobei bei bestimmter verringerter Leistungsanforderung an das Fahrzeug (1) wenigstens ein Dieselaggregat (2) abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrbetrieb bei Abschaltung der an den Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates (2) angeschlossene Antriebsmotor (6) in regenerativen Betrieb arbeitet und der Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates (2) sowie die an ihn angeschlossene Hilfsbetriebseinrichtung (5) ausschließlich durch den an diesen Zwischenkreis angeschlossenen im regenerativen Betrieb arbeitenden Antriebsmotor (6) gespeist werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung des mindestens einen Dieselaggregates (2) bei einer bestimmten verringerten Leistungsanforderung automatisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Zwischenkreis des abgeschalteten Dieselaggregates (2) angeschlossenen Antriebsmotoren (6) nur die Leistung erbringen, die von den an diesen Zwischenkreis angeschlossenen Hilfsbetriebseinrichtungen (5) verbraucht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte durch eine Steuerungseinheit (7) gesteuert vorgenommen werden.
Fahrzeug (1) zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit mindestens einem Dieselaggregat (2), welches einen am Dieselaggregat (2) angeschlossenen Generator (3) zur Stromerzeugung aufweist, welcher einen Zwischenkreis speist, an den mindestens ein Umrichter (4) und zumindest eine Hilfsbetriebseinrichtung (5) gekoppelt ist und der Umrichter (4) mindestens einen elektrischen Antriebsmotor (6) speist, wobei der elektromotorische Antrieb (6) derart ausgestaltet ist, dass er motorisch und regenerativ betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreis und der Antriebsmotor (6) derart ausgestaltet sind, dass der Zwischenkreis eines abgeschalteten Dieselaggregates (2) im Fahrbetrieb sowie die an diesen Zwischenkreis gekoppelte Hilfsbetriebseinrichtung (5) ausschließlich durch den an diesen Zwischenkreis gekoppelten, im regenerativen Betrieb arbeitenden Antriebsmotor (6) gespeist sind.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) des Weiteren eine Steuerungsebene (8) mit mindestens einem Anschluss zum Anschließen der Steuerungsebene (8) eines weiteren Fahrzeuges (1) aufweist und dass der Zwischenkreis des Fahrzeuges (1) keine Hochspannungsverbindung zur Ankopplung eines Zwischenkreises eines weiteren Fahrzeuges aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass es des Weiteren eine Steuerungseinheit (7) umfasst, die bei bestimmten Leistungsanforderungswerten Dieselaggregate (2) der Fahrzeuge (1) über die gekoppelten Steuerungsebenen (8) aus- beziehungsweise einschaltet und die die regenerativ arbeitenden Antriebe (6) am Zwischenkreis eines abgeschalteten Dieselaggregates (2) derart steuert, dass diese nur die Leistung erbringen, die von den an diesen Zwischenkreis angeschlossenen Hilfsbetriebseinrichtungen (5) verbraucht wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Dieselaggregate (2) aufweist, die bei de einen gemeinsamen Zwischenkreis über je einen Generator (3) speisen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenkreis zwei Wechselrichter angeordnet sind, wobei jeder der Wechselrichter bis zu drei Antriebsmotoren (6) auf einem Drehgestell (9) speist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (3) des Fahrzeuges (1) derart ausgestaltet ist, dass er als Anlasser des Dieselaggregates (2) motorisch betreibbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Generator (3) im normalen Fahrbetrieb nachgeschaltete Gleichrichter dem als Anlasser funktionierenden Generator (3) als Pulswechselrichter dient.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren eine Batterie und einen daran gekoppelten DC-DC-Wandler aufweist, der die Batterie mit dem Zwischenkreis verbindet.
Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-DC-Wandler derart ausgestaltet ist, dass er im normalen Fahrbetrieb als Batterieladegerät verwendet werden kann.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsbetriebseinrichtung (5) einen Hilfsbetriebsumrichter (10) und einen Pulswechselrichter umfasst, der derart ausgestaltet ist, dass mit ihm der als Anlasser funktionierende Generator (3) antreibbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (3) eine permanent erregte Synchronmaschine ist.