DE102013013640A1 - Flywheel accumulator for rail vehicles - Google Patents

Flywheel accumulator for rail vehicles Download PDF

Info

Publication number
DE102013013640A1
DE102013013640A1 DE102013013640.7A DE102013013640A DE102013013640A1 DE 102013013640 A1 DE102013013640 A1 DE 102013013640A1 DE 102013013640 A DE102013013640 A DE 102013013640A DE 102013013640 A1 DE102013013640 A1 DE 102013013640A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rail vehicle
flywheel
flywheel storage
power
braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013013640.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Gero Kock
Stefan Haas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority to DE102013013640.7A priority Critical patent/DE102013013640A1/en
Publication of DE102013013640A1 publication Critical patent/DE102013013640A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/30Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power stored mechanically, e.g. in fly-wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02Dynamic electric resistor braking
    • B60L7/06Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by ac motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • B60L9/28Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines polyphase motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/14Synchronous machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/12Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/14Acceleration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/80Time limits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug beinhaltet einen Bremswiderstand (2) zur Umwandlung von in dem Schienenfahrzeug (1) vorhandener und/oder erzeugter Energie in Wärme, und einen Schwungradspeicher (3) zur Speicherung von Energie in dem Schienenfahrzeug (1), wobei der Bremswiderstand (2) und der Schwungradspeicher (3) während des Betriebs des Schienenfahrzeugs (1) funktionell zusammenwirkend derart kombiniert sind, dass der Bremswiderstand (2) im Betrieb des Schienenfahrzeugs (1) auftretende, kurzzeitige Leistungsspitzen glättet, und/oder auf bestimmten Fahrabschnitten einer von dem Schienenfahrzeug (1) befahrenen Strecke eine anfänglich hohe Bremsleistung dann zumindest teilweise in Wärme umwandelt, wenn eine maximale Leistung eines Motors des Schwungradspeichers (3) überschritten ist, und/oder der Bremswiderstand (2) für ein generatorisches Bremsen des Motors des Schwungradspeichers (3) angeordnet ist.A flywheel storage system for a rail vehicle includes a braking resistor (2) for converting energy present and / or generated in the rail vehicle (1) into heat, and a flywheel storage device (3) for storing energy in the rail vehicle (1), the braking resistor (3). 2) and the flywheel storage (3) during operation of the rail vehicle (1) are functionally cooperating combined so that the braking resistor (2) during operation of the rail vehicle (1) occurring, short-term power peaks smoothes, and / or on certain driving sections of the Rail vehicle (1) traveled route then at least partially converts a high braking power into heat when a maximum power of an engine of the flywheel accumulator (3) is exceeded, and / or the braking resistor (2) for a regenerative braking of the engine of the flywheel accumulator (3) is arranged.

Figure DE102013013640A1_0001
Figure DE102013013640A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwungradspeicher für Schienenfahrzeuge, und bezieht sich insbesondere auf ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug, bei dem ein Bremswiderstand und ein Schwungradspeicher zusammenwirkend kombiniert sind.The invention relates to a flywheel storage for rail vehicles, and more particularly relates to a flywheel storage system for a rail vehicle, in which a braking resistor and a flywheel storage are combined cooperatively.

Stand der TechnikState of the art

Derzeit für Betriebsbremsungen bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen eingesetzte Bremssysteme sind im Wesentlichen eine mechanische Reibbremse und eine elektrodynamische Bremse.Brake systems currently used for service braking on electrically powered rail vehicles are essentially a mechanical friction brake and an electrodynamic brake.

Die mechanische Reibbremse ist in der Regel als pneumatisch oder hydraulisch betätigte Bremse mit Bremsscheiben oder als Klotzbremse direkt auf den Rädern des Schienenfahrzeugs ausgeführt. Bei einem Bremsvorgang wird durch die Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe bzw. Rad die Bremsleistung direkt in Wärme umgewandelt.The mechanical friction brake is usually designed as a pneumatically or hydraulically operated brake with brake discs or as a pad brake directly on the wheels of the rail vehicle. In a braking operation, the braking power is converted directly into heat by the friction between brake pad and brake disc or wheel.

Bei der elektrodynamischen Bremse werden Traktionsmotoren als Generatoren zum Bremsen genutzt und speisen die dabei entstehende Energie wieder in einen Zwischenkreis des Schienenfahrzeugs zurück. Vorzugsweise wird diese Energie als sogenannte regenerative Bremsenergie wieder in einen Fahrdraht bzw. eine Oberleitung und/oder eine Stromschiene zurückgespeist.In the electrodynamic brake traction motors are used as generators for braking and feed back the resulting energy back into a DC bus of the rail vehicle. Preferably, this energy is fed back as so-called regenerative braking energy back into a contact wire or a catenary and / or a busbar.

Eine derartige Rückspeisung ist allerdings nur möglich, wenn in der Nähe andere Züge beschleunigen oder in einem Unterwerk angeordnete Umrichter in der Lage sind, die Energie in das öffentliche Stromnetz zurück zu speisen.However, such feedback is only possible if nearby trains accelerate or arranged in a substation inverters are able to feed the energy back into the public grid.

Nachteilig bei der Rückspeisung in den Fahrdraht ist der durch den Widerstand des Fahrdrahtes bedingte Leitungsverlust, der den Gesamtwirkungsgrad der regenerativen Energienutzung verringert.A disadvantage of the feedback in the contact wire is caused by the resistance of the contact wire line loss, which reduces the overall efficiency of the regenerative energy use.

Kann aus wenigstens einem der oben genannten Gründe der Strom nicht regenerativ genutzt werden, muss dieser Strom in einem Bremswiderstand (Brems-Rheostat) des Schienenfahrzeugs oder Zugs in Wärme umgewandelt werden (rheostatische Bremse). Bremswiderstände werden des Weiteren auch zur Begrenzung von Überspannungen in einem Traktionszwischenkreis verwendet.If, for at least one of the above reasons, the electricity can not be regeneratively used, this current must be converted into heat in a braking resistor (brake rheostat) of the rail vehicle or train (rheostatic brake). Braking resistors are also used to limit overvoltages in a traction link.

Um die rekuperierte Energie beispielsweise bei einem nächsten Beschleunigungsvorgang, für Nebenverbraucher oder auf Fahrstrecken ohne Fahrdraht wiederverwenden zu können, kann der Strom in Energiespeichern zwischengespeichert werden.In order to reuse the recuperated energy, for example, in a next acceleration process, for secondary consumers or on routes without contact wire, the stream can be cached in energy storage.

In Konzeptzügen konnte von Zugherstellern schon gezeigt werden, dass die Bremsenergie lokal zwischenspeicherbar ist und beispielsweise zum Beschleunigen des Zugs wieder nutzbar gemacht werden kann. Als Speichertechnologien kamen dabei hauptsächlich Superkondensatoren, Schwungräder und Batterien zum Einsatz.Train train manufacturers have already been able to show that the braking energy can be temporarily stored locally and, for example, used to accelerate the train. The storage technologies used were mainly supercapacitors, flywheels and batteries.

Die Schwungradspeicherung ist eine Methode der mechanischen Energiespeicherung, bei der ein Schwungrad, das auch als Rotor bezeichnet wird, auf eine sehr hohe Drehzahl beschleunigt und somit die Energie als Rotationsenergie gespeichert wird. Die Energie wird zurückgewonnen, indem der Rotor abgebremst wird.Flywheel storage is a method of mechanical energy storage in which a flywheel, also referred to as a rotor, accelerates to a very high speed and thus stores the energy as rotational energy. The energy is recovered by slowing down the rotor.

Um den Speicher aufzuladen wird das Schwungrad in Bewegung gesetzt, etwa mittels eines Elektromotors. Eine hohe Drehzahl entspricht dabei einer hohen Rotationsenergie. Mittels eines angeschlossenen Generators kann diese Energie bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Das Schwungrad gibt dabei seine kinetische Energie an den Motor ab. Die durch die Motordrehung induzierte Spannung stellt die Rückgewinnung der Energie dar.To charge the memory, the flywheel is set in motion, for example by means of an electric motor. A high speed corresponds to a high rotational energy. By means of a connected generator, this energy can be converted back into electrical energy when needed. The flywheel releases its kinetic energy to the engine. The voltage induced by the motor rotation represents the recovery of the energy.

Würde allerdings ein in einem Fahrzeug angeordneter und damit mitgeführter Schwungradspeicher für jeden Streckenabschnitt eines Zuges ausgelegt, müssten sowohl dessen Schwungrad selbst als auch sein Motor sehr groß und demzufolge schwer dargestellt werden. Insbesondere auf längeren Gefällen wären außerdem ein oder mehrere Schwungradspeicher mit sehr hoher Kapazität bzw. Gesamtkapazität erforderlich.However, if arranged in a vehicle and thus entrained flywheel storage designed for each stretch of a train, both the flywheel itself and its engine would have to be very large and therefore difficult to display. In particular, on longer slopes would also require one or more flywheel storage with very high capacity or total capacity.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass ein Schwungradspeicher in einem Bereich niedriger Drehzahlen nur mit geringer Leistung geladen werden kann, der Zug allerdings zu dieser Zeit die höchste elektrodynamische Bremsleistung liefert, und umgekehrt. Soll die gesamte Bremsenergie im Schwungrad gespeichert werden, muss daher der Motor sehr groß dimensioniert werden.Another problem is that a flywheel accumulator can only be charged with low power in a low-speed range, but the train provides the highest electro-dynamic braking power at that time, and vice versa. If the entire braking energy to be stored in the flywheel, therefore, the engine must be very large dimensions.

Darüber hinaus muss dann, wenn ein Überwachungssystem des Schwungradspeichers eine Fehlfunktion feststellt, das Schwungrad bis zu seinem Stillstand abgebremst werden. Hierzu kann beispielsweise eine mechanische Bremse und/oder der Motor des Schwungrads genutzt werden. Wird der Motor des Schwungrads für den Bremsvorgang genutzt, muss die Energie in irgendeiner Form abgeführt werden. Allgemein bekannt ist es hierbei, beispielsweise Bremsenergie über einen Bremswiderstand in Wärme umzuwandeln, wenn Schwungradspeicher und/oder Batterie(n) voll geladen sind.In addition, if a monitoring system of the flywheel accumulator detects a malfunction, the flywheel must be braked to its standstill. For this purpose, for example, a mechanical brake and / or the engine of the flywheel can be used. If the engine of the flywheel is used for braking, the energy must be dissipated in some form. It is generally known, for example, to convert braking energy into heat via a braking resistor when flywheel storage and / or battery (s) are fully charged.

Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund als eine Aufgabe zugrunde, bei Schienenfahrzeugen einen Schwungradspeicher so mit einem Bremswiderstand zu kombinieren, dass ein Schwungrad und ein Motor des Schwungradspeichers kostengünstig kleiner und leichter ausgeführt werden können. The invention is based on this background as an object to combine in rail vehicles a flywheel storage so with a braking resistor that a flywheel and a motor of the flywheel storage can be made smaller and cheaper cost.

Außerdem soll die erfindungsgemäße Kombination so ausgestaltet sein, dass nur ein Bremswiderstand benötigt wird.In addition, the combination according to the invention should be designed so that only one braking resistor is needed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwungradspeichersystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.This object is achieved by a flywheel storage system with the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the appended subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung sieht nach einem Grundgedanken vor, einen Schwungradspeicher so mit einem Bremswiderstand zu kombinieren, dass ein und derselbe Bremswiderstand sowohl für Leistungsspitzen und Überkapazitäten als auch zum Bremsen des Schwungrades über den Schwungradmotor (z. B. im Falle einer Notabschaltung) nutzbar ist. Die Kapazität des Speichers ist dabei nicht auf eine maximale Energiemenge auf einem besonderen Streckenabschnitt (z. B. einer Gefällestrecke) ausgelegt, sondern beispielsweise nur auf eine Energiemenge zwischen einer durchschnittlichen und einer maximalen Einspeiseleistung. Übrige Leistung kann in diesem Fall idealerweise von Nebenverbrauchern verbraucht werden, zur Ladung einer Batterie dienen, oder alternativ noch über den Bremswiderstand in Wärme umgewandelt werden. Insoweit ist der Motor des Schwungradspeichers nur bis zu einer bestimmten maximalen Leistung ausgelegt. Kurzzeitige Leistungsspitzen werden weiterhin über einen (kleiner dimensionierten) Bremswiderstand geleitet. Darüber hinaus ist eine Anpassung eines nutzbaren Drehzahlbereichs in Abhängigkeit von Einsatzparametern vorgesehen, die eine Anpassung entsprechend einem Schienenfahrzeugtyp, einem Einsatzprofil desselben oder einem aktuellem Streckenabschnitt erlauben.The invention provides for a basic idea to combine a flywheel storage with a braking resistor so that one and the same braking resistor for both power peaks and overcapacities and for braking the flywheel on the flywheel motor (eg., In case of emergency shutdown) is available. The capacity of the store is not designed for a maximum amount of energy on a particular stretch of road (eg a downgrade) but, for example, only for an amount of energy between an average and a maximum feed-in power. Other power in this case can ideally be consumed by auxiliary consumers, serve to charge a battery, or alternatively be converted into heat via the braking resistor. In that regard, the engine of the flywheel storage is designed only up to a certain maximum power. Short-term power peaks continue to be conducted via a (smaller) braking resistor. In addition, an adaptation of a usable speed range is provided as a function of application parameters, which allow an adaptation according to a type of rail vehicle, a deployment profile of the same or a current section.

Genauer wird die Aufgabe gelöst durch einen Schwungradspeicher bzw. ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Bremswiderstand zur Umwandlung von in dem Schienenfahrzeug vorhandener und/oder erzeugter Energie in Wärme, und einen Schwungradspeicher zur Speicherung von Energie in dem Schienenfahrzeug, wobei der Bremswiderstand und der Schwungradspeicher während des Betriebs des Schienenfahrzeugs funktionell zusammenwirkend derart kombiniert sind, dass der Bremswiderstand im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretende, kurzzeitige Leistungsspitzen glättet, und/oder auf bestimmten Fahrabschnitten einer von dem Schienenfahrzeug befahrenen Strecke eine anfänglich hohe Bremsleistung dann zumindest teilweise in Wärme umwandelt, wenn eine maximale Leistung eines Motors des Schwungradspeichers überschritten ist, und/oder der Bremswiderstand für ein generatorisches Bremsen des Motors des Schwungradspeichers angeordnet ist.More specifically, the object is achieved by a flywheel storage system for a rail vehicle, characterized by a braking resistor for converting existing and / or generated energy in the rail vehicle into heat, and a flywheel storage for storing energy in the rail vehicle, wherein the braking resistor and the flywheel accumulator is functionally cooperatively combined during operation of the rail vehicle such that the braking resistor smooths short-term power peaks occurring during operation of the rail vehicle, and / or then at least partially converts an initially high braking power to heat on certain sections of a track traveled by the rail vehicle a maximum power of an engine of the flywheel storage is exceeded, and / or the braking resistor for a regenerative braking of the engine of the flywheel storage is arranged.

Die Erfindung bietet dadurch Vorteile dahingehend, dass sowohl Schwungrad als auch Motor kleiner und leichter ausgeführt werden können und dadurch unter anderem Kostenvorteile erzielbar sind. Außerdem wird nur ein Bremswiderstand benötigt, mit dem sowohl Leistungsspitzen der elektrodynamischen Bremse abgeführt werden können als auch das Schwungrad gebremst werden kann.The invention thus offers advantages in that both the flywheel and the engine can be made smaller and lighter and, among other things, cost advantages can be achieved. In addition, only a braking resistor is needed with which both power peaks of the electrodynamic brake can be dissipated and the flywheel can be braked.

Bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass ein im Betrieb des Schienenfahrzeugs genutzter Drehzahlbereich des Schwungradspeichers abhängig von im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretenden Anforderungen variabel festlegbar ist.Preferably, it is provided in the flywheel storage system for a rail vehicle that a speed range of the flywheel storage used in the operation of the rail vehicle is variably determined depending on the requirements occurring during operation of the rail vehicle.

Hierdurch kann vorteilhaft eine Anpassung des Drehzahlbereichs des Schwungradspeichers an gegebene Eigenschaften von Strecken und/oder Streckenabschnitten durchgeführt werden, und eine Verteilung von über den Bremswiderstand abgeführter Energie und von in dem Schwungradspeicher gespeicherter Energie jeweiligen Anforderungen entsprechend angepasst bzw. optimiert werden.This advantageously makes it possible to adapt the rotational speed range of the flywheel accumulator to given properties of sections and / or sections, and to adapt or optimize a distribution of energy dissipated via the braking resistor and of energy stored in the flywheel accumulator.

Weiter bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich in Abhängigkeit von Streckendaten einer von dem Schienenfahrzeug befahrenen Strecke, der maximalen Geschwindigkeit auf der Strecke und/oder einer Sollbeschleunigung variiert wird.Further preferably, in the flywheel storage system for a rail vehicle, the speed range used in operation is varied as a function of route data of a track traveled by the rail vehicle, the maximum speed on the track and / or a set acceleration.

Die Veränderung von Parametern in Abhängigkeit derartiger Parameter ist im Hinblick auf die Anpassung des Systems besonders vorteilhaft.Changing parameters as a function of such parameters is particularly advantageous in terms of adapting the system.

Weiter bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich in Abhängigkeit von einem Streckenabschnitt, zumindest einer Geschwindigkeit auf dem Streckenabschnitt, zumindest einer Beschleunigung auf dem Streckenabschnitt, zumindest einer Steigung und/oder einem Gefälle auf dem Streckenabschnitt, und/oder einer Länge des Streckenabschnitts und/oder zumindest einer geplanten Fahrzeit variiert wird.It is further preferred in the case of the flywheel storage system for a rail vehicle that the speed range used in operation depend on a route section, at least one speed on the route section, at least one acceleration on the route section, at least one gradient and / or a gradient on the route section, and / or a length of the route section and / or at least a planned travel time is varied.

Die Veränderung von Parametern in Abhängigkeit derartiger Parameter ist im Hinblick auf die Anpassung des Systems ebenfalls besonders vorteilhaft.The variation of parameters depending on such parameters is also particularly advantageous in terms of adapting the system.

Auch bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem vorgesehen, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich einen Drehzahlbereich des Motors des Schwungradspeichers derart festlegt, dass außerhalb des Drehzahlbereichs der Bremswiderstand Überschussenergie, die einen Teil von in dem Schienenfahrzeug zu speichernder Energie bildet und nicht von dem Schwungradspeicher aufgenommen werden kann, in Wärme umwandelt, und innerhalb des Drehzahlbereichs der Schwungradspeicher die gesamte in dem Schienenfahrzeug zu speichernde und nicht anderweitig verbrauchte Energie aufnimmt. It is also preferably provided in the flywheel storage system that the speed range used in operation determines a speed range of the engine of the flywheel storage such that outside the speed range of the braking resistor excess energy that forms part of energy to be stored in the rail vehicle and can not be absorbed by the flywheel storage , converts to heat, and within the speed range of the flywheel accumulator receives the entire energy to be stored in the rail vehicle and not otherwise consumed.

Die Festlegung des im Betrieb genutzten Drehzahlbereichs auf solche Weise erlaubt es vorteilhaft, die Energie, die in den Schwungradspeicher geleitet werden kann, in diesen zu leiten, gleichzeitig Nebenaggregate und anderweitige Verbraucher aus der erzeugten Energiemenge zu versorgen, und nur die dann noch verbleibende Restenergiemenge über den Bremswiderstand in Wärme umzusetzen. Hierdurch wird erreicht, dass die geringstmögliche Energiemenge in Wärme umgewandelt werden muss.The determination of the speed range used in the operation in such a way, it is advantageous to direct the energy that can be passed into the flywheel storage in this, at the same time to supply ancillaries and other consumers from the amount of energy generated, and only then the remaining amount of residual energy over to convert the braking resistor into heat. This ensures that the lowest possible amount of energy has to be converted into heat.

Ebenfalls bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass eine Kapazität des Schwungradspeichers auf eine Energiemenge zwischen einer durchschnittlichen Einspeiseleistung und einer maximalen Einspeiseleistung ausgelegt ist und erzeugte Mehrenergie anderen Verbrauchern in dem Schienenfahrzeug zur Verfügung gestellt wird und/oder über den Bremswiderstand in Wärme umgewandelt wird.Also preferably, in the flywheel storage system for a rail vehicle is provided that a capacity of the flywheel storage is designed for an amount of energy between an average feed and a maximum feed power and generated power is provided to other consumers in the rail vehicle and / or converted via the braking resistor into heat becomes.

Außerdem bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für Schienenfahrzeuge vorgesehen, dass der Motor des Schwungradspeichers für eine vorbestimmte maximale Leistung ausgelegt ist, die kleiner ist als eine möglich zu verarbeitende Gesamtleistung, und auftretende Leistungsspitzen über der vorbestimmten maximalen Leistung über den Bremswiderstand abgeleitet werden.It is also preferred in the flywheel storage system for rail vehicles that the engine of the flywheel store be designed for a predetermined maximum power that is less than a total power to be processed, and any power peaks occurring above the predetermined maximum power are dissipated via the braking resistor.

Dies erlaubt es vorteilhaft, den Bremswiderstand und den Schwungradspeicher unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen von beispielsweise Strecke, Streckenabschnitt und Schienenfahrzeug optimiert klein und leicht zu dimensionieren.This advantageously makes it possible to dimension the braking resistor and the flywheel storage device in an optimized, small and easy manner, taking into account the respective requirements of, for example, the route, the section of track and the rail vehicle.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Schwungradspeichersystems sind auch Beharrungsfahrten im Gefälle.A preferred application of the flywheel storage system according to the invention are also steady driving downhill.

Vorzugsweise weist bei alledem das Schienenfahrzeug ein elektrodynamisches Bremssystem auf, und ist das Schienenfahrzeug ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug.Preferably, in all of this, the rail vehicle has an electrodynamic braking system, and the rail vehicle is an electrically powered rail vehicle.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 vereinfacht ein Schienenfahrzeug mit einer Kombination aus einem Schwungradspeicher und einem Bremswiderstand, die den Schwungradspeicher für Schienenfahrzeuge gemäß einem Ausführungsbeispiel bilden; und 1 simplifies a rail vehicle having a flywheel accumulator and brake resistor combination that form the flywheel accumulator for rail vehicles according to one embodiment; and

2A und 2B jeweils schematische Diagramme, die Eigenschaften bzw. Leistung-Drehzahl- und Leistung-Zeit-Kennlinien der Kombination gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel darstellen. 2A and 2 B respectively schematic diagrams, the characteristics or power-speed and power-time characteristics of the combination according to the in 1 represent embodiment shown.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention

Nach 1 weist in einem Ausführungsbeispiel des Schwungradspeichers für Schienenfahrzeuge ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug 1 einen Bremswiderstand 2 und einen Schwungradspeicher 3 auf, die in Kombination zusammenwirken. Aufbau, Anordnung und Position des Bremswiderstands 2 und des Schwungradspeichers 3 in dem Schienenfahrzeug sind insoweit nicht beschränkt, so lange die erfindungsgemäßen Merkmale darstellbar sind. Weitere Elemente und Komponenten, die üblicherweise für ein betriebsfähiges bzw. in einem betriebsfähigen Schienenfahrzeug 1 vorzusehen sind, jedoch nicht in direktem Zusammenhang mit der Erfindung stehen, sind in 1 aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt oder nicht näher bezeichnet.To 1 In one embodiment of the flywheel accumulator for rail vehicles has an electrically powered rail vehicle 1 a braking resistor 2 and a flywheel storage 3 that work together in combination. Structure, arrangement and position of the braking resistor 2 and the flywheel storage 3 in the rail vehicle are not limited insofar as long as the features of the invention can be displayed. Other elements and components usually for an operational or in an operational rail vehicle 1 are to be provided, but are not directly related to the invention are in 1 not shown or specified for reasons of simplification.

Bei einem elektrisch angetriebenen Schwungrad des Schwungradspeichers 3 wird häufig ein (nicht gezeigter) Synchronmotor eingesetzt, dessen Frequenz und Polradspannung passend zur Drehzahl geregelt werden müssen. Um den Motor und einen (nicht gezeigten) zugehörigen Umrichter zu schützen, wird der maximale Strom begrenzt. Bei niedrigen Drehzahlen kann das Schwungrad somit nur mit geringer Polradspannung und folglich mit geringer Leistung geladen werden. Um im Betrieb die Ladezeit zu begrenzen und das Schwungrad von Anfang an mit einer entsprechend hohen Leistung zu betreiben, wird daher vorwiegend nur ein bestimmter Drehzahlbereich, beispielsweise ein Abschnitt von 50% bis 100% eines verfügbaren Drehzahlbereichs, genutzt.For an electrically driven flywheel flywheel 3 Often, a (not shown) synchronous motor is used, the frequency and Polradspannung must be regulated to match the speed. To protect the motor and an associated inverter (not shown), the maximum current is limited. At low speeds, the flywheel can thus be charged only with low rotor voltage and consequently with low power. In order to limit the charging time during operation and to operate the flywheel from the beginning with a correspondingly high power, therefore, only a specific speed range, for example a section of 50% to 100% of an available speed range, is used predominantly.

2A zeigt einen Zusammenhang zwischen der Leistung des Motors des Schwungrads und der Drehzahl. Die Leistung des Motors ist dabei entlang der Ordinate aufgetragen, und die Drehzahl entlang der Abszisse. In einem angenommen vereinfachten Fall nimmt die Leistung des Schwungradmotors mit steigender Drehzahl linear zu. Ein beispielhaft genutzter Drehzahlbereich ist in 2A als mit einem Doppelpfeil gekennzeichneter Bereich zwischen zwei vertikalen durchbrochenen Linien angedeutet. 2A shows a relationship between the power of the engine of the flywheel and the speed. The power of the motor is plotted along the ordinate, and the speed along the abscissa. In one accepted simplified case, the power of the flywheel motor increases linearly with increasing speed. An exemplarily used speed range is in 2A indicated as a double arrow marked area between two vertical broken lines.

Unterschiedliche elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge, beispielsweise Lokomotiven, Züge und Triebwagen, haben jeweils beispielsweise verschiedene Gewichte, Antriebsleistungen und Geschwindigkeiten, woraus sich verschiedene Anforderungen ergeben. Weiterhin kann auch ein und dasselbe Schienenfahrzeug auf unterschiedlichen Strecken oder Streckenabschnitten unterschiedliche Anforderungen an Leistung und Kapazität eines Energiespeichers stellen.Different electrically powered rail vehicles, such as locomotives, trains and railcars, each have, for example, different weights, drive power and speeds, resulting in different requirements. Furthermore, one and the same rail vehicle can make different demands on the power and capacity of an energy store on different routes or sections.

Beispielsweise kann ein und dasselbe Schienenfahrzeug auf einer ersten Strecke bzw. einem ersten Streckenabschnitt eine Maximalgeschwindigkeit von 50 km/h haben, und auf einer zweiten Strecke bzw. einem zweiten Streckenabschnitt eine Maximalgeschwindigkeit von 70 km/h haben. Auf dem zweiten Streckenabschnitt erhöht sich demzufolge die gesamte Bremsenergie, und verlängert sich die Dauer eines Brems- und/oder Beschleunigungsvorgangs bei konstanter (negativer) Beschleunigung. Bei längeren Gefällefahrten könnte auch beispielsweise über einen längeren Zeitraum eine größere Energiemenge bei geringerer Bremsleistung abgegeben werden. In solchen Fällen, d. h. bei sich ändernden Energiemengen, ist vorgesehen, die Breite des tatsächlich genutzten Drehzahlbereichs ebenfalls zu variieren. In den vorgenannten Fällen ist insbesondere vorgesehen, den genutzten Drehzahlbereich zu erweitern und somit mehr Energie in den Schwungradspeicher zu übertragen. In umgekehrt gelagerten Fällen, beispielsweise solchen mit kürzeren Beschleunigungs- und/oder Bremszyklen mit hoher Traktions- bzw. Bremsleistung, ist sodann vorgesehen, den genutzten Drehzahlbereich oder Nutzdrehzahlbereich desselben Speichers auf den oberen Drehzahlbereich zu beschränken.For example, one and the same rail vehicle may have a maximum speed of 50 km / h on a first track or a first track section and a maximum speed of 70 km / h on a second track or a second track section. As a result, the total braking energy increases on the second stretch and the duration of a braking and / or acceleration process increases at a constant (negative) acceleration. For longer descents, for example, over a longer period of time a larger amount of energy could be delivered with less braking power. In such cases, d. H. With changing amounts of energy, it is intended to vary the width of the actually used speed range also. In the aforementioned cases, it is provided in particular to expand the speed range used and thus to transfer more energy into the flywheel storage. In reverse cases, such as those with shorter acceleration and / or braking cycles with high traction or braking power, it is then provided to limit the used speed range or useful speed range of the same memory to the upper speed range.

2B zeigt einen Zusammenhang zwischen der Leistung des Motors des Schwungrads, der Leistung der elektrodynamischen Bremse des Schienenfahrzeugs 1, und der Zeit während eines Bremsvorgangs des Schienenfahrzeugs 1. Die Leistung des Motors und die Leistung der elektrodynamischen Bremse sind dabei entlang der Ordinate aufgetragen, und die Zeit entlang der Abszisse. In einem angenommen vereinfachten Fall nimmt die Leistung des Schwungradmotors mit der Zeit Drehzahl linear zu, und ist die Leistung der elektrodynamischen Bremse in einem ersten Zeitabschnitt in etwa gleichbleibend und nimmt ab einem bestimmten Zeitpunkt linear ab. 2 B shows a relationship between the power of the engine of the flywheel, the performance of the electrodynamic brake of the rail vehicle 1 , and the time during braking of the rail vehicle 1 , The power of the motor and the power of the electrodynamic brake are plotted along the ordinate, and the time along the abscissa. In an assumed simplified case, the power of the flywheel motor increases linearly with time, and the power of the electrodynamic brake is approximately constant in a first period of time and decreases linearly at a certain point in time.

Ein im Betrieb genutzter Drehzahlbereich ist in 2A beispielhaft als mit einem Doppelpfeil gekennzeichneter Bereich zwischen zwei vertikalen durchbrochenen Linien angedeutet.A speed range used in operation is in 2A exemplified as indicated by a double arrow area between two vertical broken lines.

Ein schraffierter Bereich in 2B kennzeichnet einen Bereich einer Überschussleistung bzw. überschüssigen Energie, in dem die elektrodynamische Bremse mehr Energie liefert, als der Schwungradspeicher 3 aufnehmen kann.A hatched area in 2 B indicates a region of surplus power or surplus energy in which the electrodynamic brake delivers more energy than the flywheel storage 3 can record.

In anderen Worten liefert in dem schraffierten Bereich die elektrodynamische Bremse eine anfänglich hohe Bremsleistung, die die maximale Leistung des Motors des Schwungradspeichers überschreitet.In other words, in the hatched area, the electrodynamic brake provides an initially high braking power that exceeds the maximum power of the engine of the flywheel storage.

Diese anfängliche hohe Bremsleistung bzw. Überschussleistung wird gemäß dem Ausführungsbeispiel, zumindest auf bestimmten Fahrabschnitten, durch den Bremswiderstand 2 in Wärme umgewandelt und dadurch abgeführt. Darüber hinaus ist der Bremswiderstand 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel dazu vorgesehen, kurzzeitige Leistungsspitzen (wie sich beispielsweise auf ebensolchen Fahrabschnitten durch die Überschussleistung der elektrodynamischen Bremse, jedoch nicht hierauf beschränkt, auftreten können) zu glätten. Außerdem dient der Bremswiderstand 2 zum generatorischen Bremsen des Schwungrads des Schwungradspeichers 3 in beispielsweise einem Not-Aus-Fall (Notabschaltung) oder für ein schnelles Anhalten des Schwungrads, bei dem der Motor des Schwungrads in den Generatorbetrieb geschaltet wird und die dann von ihm erzeugte Bremsenergie über den Bremswiderstand 2 abgeführt wird.This initial high braking power or excess power is according to the embodiment, at least on certain driving sections, by the braking resistor 2 converted into heat and thereby dissipated. In addition, the braking resistor 2 According to the exemplary embodiment, it is intended to smooth short-term power peaks (such as, for example, but not limited to, the excess power of the electrodynamic brake on just such travel sections). In addition, the braking resistor is used 2 for regenerative braking of the flywheel of the flywheel storage 3 in for example an emergency stop case (emergency shutdown) or for a quick stop of the flywheel, in which the engine of the flywheel is switched to the generator mode and then the braking energy generated by it via the braking resistor 2 is dissipated.

Mit während des Bremsvorgangs fortschreitender Zeit wird die von der elektrodynamischen Bremse erzeugte Leistung gleich der möglichen maximalen Leistungsaufnahme des Schwungradspeichers 3 (Schnittpunkt in 2B), und sinkt danach unter die maximal mögliche Leistungsaufnahme, so dass die gesamte, von der elektrodynamischen Bremse zur Speicherung zur Verfügung stehende Bremsleistung in den Schwungradspeicher 3 geleitet werden kann.With time progressing during the braking process, the power generated by the electrodynamic brake becomes equal to the maximum possible power consumption of the flywheel accumulator 3 (Intersection in 2 B ), and then drops below the maximum possible power consumption, so that the entire, available from the electrodynamic brake for storage braking power in the flywheel storage 3 can be directed.

Da die Energie außerhalb des schraffierten Bereichs in 2B jederzeit dem Schwungradspeicher 3 zugeführt werden kann und Überschussleistung über den mit dem Schwungradspeicher 3 kombinierten, d. h. zusammenwirkenden, Bremswiderstand 2 in Wärme umgewandelt und dadurch schadlos abgeführt werden kann, ist es nicht erforderlich, den Bremswiderstand 2 und/oder den Schwungradspeicher 3 für eine jeweils mögliche maximal auftretende Leistung auszulegen. Sie können daher kleiner, leichter und insgesamt kostengünstiger vorgesehen werden.Since the energy is outside the hatched area in 2 B at any time the flywheel storage 3 can be supplied and excess power over the flywheel with the memory 3 combined, ie cooperating, braking resistor 2 is converted into heat and thereby can be discharged harmless, it is not necessary, the braking resistor 2 and / or the flywheel storage 3 for each possible maximum occurring power interpreted. They can therefore be made smaller, lighter and overall more cost effective.

Der tatsächliche Bereich, in dem der Abbau von Überschussenergie von dem Bremswiderstand 2 übernommen wird, wird durch die Variation des im Betrieb genutzten Drehzahlbereichs des Schwungradmotors bestimmt oder zumindest mitbestimmt. Diese Variation legt in anderen Worten den Schnittpunkt zumindest mit fest, an dem ein Wechsel zwischen einer Zuführung von Energie bzw. Leistung zu dem Schwungradspeicher 3 mit Beaufschlagung des Bremswiderstands 2 und einer Zuführung von Energie nur zu dem Schwungradspeicher 3 ohne Beaufschlagung des Bremswiderstands 2 erfolgt. Insoweit kann aufgrund der wechselseitigen Parametrisierung (die Leistungsfähigkeit des Bremswiderstands 2 beeinflusst einerseits die verfügbare Variationsbreite des genutzten Drehzahlbereichs, und umgekehrt entstehen bei gegebener Sollvariationsbreite Vorgaben für die Auslegung des Bremswiderstands 2) eine darstellbare und/oder anwendungsspezifische Auslegung leicht bestimmt werden.The actual area where the removal of excess energy from the braking resistor 2 is adopted, is determined by the variation of the speed range of the flywheel motor used in the operation or at least co-determined. In other words, this variation at least determines the point of intersection, at which a change between a supply of energy and power to the flywheel storage 3 with the application of the braking resistor 2 and a supply of energy only to the flywheel storage 3 without applying the braking resistor 2 he follows. In that regard, due to the mutual parameterization (the performance of the braking resistor 2 on the one hand influences the available variation width of the used speed range, and conversely, given a given nominal variation width, specifications for the design of the braking resistor arise 2 ) a representable and / or application specific design can be easily determined.

In Abhängigkeit von jeweiliger Anforderungen im Betrieb ist es beispielsweise möglich, den im Betrieb genutzten Drehzahlbereich in Abhängigkeit von Streckendaten, einer maximalen Geschwindigkeit auf einer Strecke, und/oder einer benötigten Beschleunigung und/oder Verlangsamung auf der Strecke, und/oder in Abhängigkeit eines jeweils nachfolgenden Streckenabschnitts, einer oder mehrerer Geschwindigkeiten auf dem Streckenabschnitt, Beschleunigungen und/oder Verlangsamungen auf dem Streckenabschnitt, Steigungen und/oder Gefällen auf dem Streckenabschnitt, und/oder einer Länge eines Streckenabschnitts und geplanten Fahrzeiten zu variieren.Depending on the respective requirements during operation, it is possible, for example, to use the speed range used in operation as a function of route data, a maximum speed on a route, and / or a required acceleration and / or deceleration on the route, and / or depending on one subsequent line segment, one or more speeds on the link, accelerations and / or decelerations on the link, slopes and / or gradients on the link, and / or a length of a link and scheduled travel times to vary.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Einzelnen beschrieben. Sie unterliegt insoweit keinen Beschränkungen hinsichtlich der körperlichen Ausformung bzw. Auslegung und der tatsächlichen Art des elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs 1 und dessen und/oder darin verbauter Teile, solange die erfindungsgemäß wesentlichen Merkmale und Funktionen darstellbar sind. Es versteht sich, dass die Kombination eines Schwungradspeichers und eines Bremswiderstands gemäß dem Ausführungsbeispiel sowohl eine integrative Kombination, d. h. einen Schwungradspeicher-Bremswiderstand, bei der bzw. dem Schwungradspeicher und Bremswiderstand funktional zusammenwirkend und im Sinne von integriert aufgebaut räumlich bzw. örtlich vereint sind, als auch eine separate Bereitstellung des Bremswiderstands und des Schwungradspeichers mit entsprechend funktionell zusammenwirkender Schaltungsauslegung umfasst. Einbauort und Einbaulage in dem Schienenfahrzeug sind in diesem Zusammenhang nicht weiter beschränkt. Ebenso besteht keine Beschränkung auf elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge. Die Erfindung ist auch auf Schienenfahrzeuge mit anderer Antriebsart und elektrodynamischer Bremse bzw. Bremsanlage (elektrodynamisch gebremsten Antriebsrädern) anwendbar. Ähnliche und gleichwirkende Modifikationen sowie Äquivalente erschließen sich dem Fachmann insoweit aus der vorstehenden Beschreibung unmittelbar und ohne erfinderisches Zutun.The invention has been described above with reference to a preferred embodiment in detail. It is not subject to any restrictions with regard to the physical shape or design and the actual type of electrically powered rail vehicle 1 and its and / or parts thereof, as long as the essential features and functions according to the invention can be displayed. It is understood that the combination of a flywheel accumulator and a braking resistor according to the embodiment, both an integrative combination, ie a flywheel storage braking resistor, in which the flywheel storage and braking resistor functionally cooperating and spatially or spatially united in terms of integrated, as Also includes a separate provision of the braking resistor and the flywheel accumulator with corresponding functionally cooperative circuit design. Installation location and mounting position in the rail vehicle are not limited in this context. Likewise, there is no restriction to electrically powered rail vehicles. The invention is also applicable to rail vehicles with different drive and electrodynamic brake or brake system (electrodynamically braked drive wheels). Similar and equivalent modifications and equivalents will be apparent to those skilled in the art from the above description immediately and without inventive step.

Vorstehend wurde somit ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug beschrieben, gekennzeichnet durch einen Bremswiderstand 2 zur Umwandlung von in dem Schienenfahrzeug 1 vorhandener und/oder erzeugter Energie in Wärme; und einen Schwungradspeicher 3 zur Speicherung von Energie in dem Schienenfahrzeug 1, wobei der Bremswiderstand 2 und der Schwungradspeicher 3 während des Betriebs des Schienenfahrzeugs 1 funktionell zusammenwirkend derart kombiniert sind, dass der Bremswiderstand 2 im Betrieb des Schienenfahrzeugs 1 auftretende, kurzzeitige Leistungsspitzen glättet, und/oder auf bestimmten Fahrabschnitten einer von dem Schienenfahrzeug 1 befahrenen Strecke eine anfänglich hohe Bremsleistung dann zumindest teilweise in Wärme umwandelt, wenn eine maximale Leistung eines Motors des Schwungradspeichers 3 überschritten ist, und/oder der Bremswiderstand 2 für ein generatorisches Bremsen des Motors des Schwungradspeichers 3 angeordnet ist.Thus, a flywheel storage system for a rail vehicle has been described above, characterized by a braking resistor 2 for the conversion of in the rail vehicle 1 existing and / or generated energy in heat; and a flywheel storage 3 for storing energy in the rail vehicle 1 , where the braking resistor 2 and the flywheel storage 3 during operation of the rail vehicle 1 are functionally cooperatively combined in such a way that the braking resistance 2 during operation of the rail vehicle 1 occurring, short-term power peaks smoothes, and / or on certain driving sections of the rail vehicle 1 then an initially high braking power then at least partially converts to heat when maximum power of an engine of the flywheel storage 3 is exceeded, and / or the braking resistor 2 for a regenerative braking of the engine of the flywheel storage 3 is arranged.

Claims (9)

Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug, gekennzeichnet durch: einen Bremswiderstand (2) zur Umwandlung von in dem Schienenfahrzeug (1) vorhandener und/oder erzeugter Energie in Wärme; und einen Schwungradspeicher (3) zur Speicherung von Energie in dem Schienenfahrzeug (1), wobei der Bremswiderstand (2) und der Schwungradspeicher (3) während des Betriebs des Schienenfahrzeugs (1) funktionell zusammenwirkend derart kombiniert sind, dass der Bremswiderstand (2) im Betrieb des Schienenfahrzeugs (1) auftretende, kurzzeitige Leistungsspitzen glättet, und/oder auf bestimmten Fahrabschnitten einer von dem Schienenfahrzeug (1) befahrenen Strecke eine anfänglich hohe Bremsleistung dann zumindest teilweise in Wärme umwandelt, wenn eine maximale Leistung eines Motors des Schwungradspeichers (3) überschritten ist, und/oder der Bremswiderstand (2) für ein generatorisches Bremsen des Motors des Schwungradspeichers (3) angeordnet ist.Flywheel storage system for a rail vehicle, characterized by: a braking resistor ( 2 ) for conversion in the rail vehicle ( 1 ) existing and / or generated energy into heat; and a flywheel storage ( 3 ) for storing energy in the rail vehicle ( 1 ), where the braking resistor ( 2 ) and the flywheel storage ( 3 ) during operation of the rail vehicle ( 1 ) are functionally cooperatively combined in such a way that the braking resistor ( 2 ) during operation of the rail vehicle ( 1 ), short-term power peaks smoothes, and / or on certain sections of a railway vehicle ( 1 ) traveled initially converts an initially high braking power at least partially into heat when a maximum power of an engine of the flywheel storage ( 3 ) is exceeded, and / or the braking resistor ( 2 ) for a regenerative braking of the engine of the flywheel storage ( 3 ) is arranged. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Betrieb des Schienenfahrzeug (1) genutzter Drehzahlbereich des Schwungradspeichers (3) abhängig von im Betrieb des Schienenfahrzeugs (1) auftretenden Anforderungen variabel festlegbar ist.A flywheel storage system for a rail vehicle according to claim 1, characterized in that during operation of the rail vehicle ( 1 ) used speed range of the flywheel storage ( 3 ) depending on the operation of the Railway vehicle ( 1 ) occurring requirements is variably defined. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich in Abhängigkeit von Streckendaten einer von dem Schienenfahrzeug (1) befahrenen Strecke, der maximalen Geschwindigkeit auf der Strecke und/oder einer Sollbeschleunigung variiert wird.Flywheel storage system for a rail vehicle according to claim 2, characterized in that the speed range used in operation in dependence on track data of one of the rail vehicle ( 1 ) traveled route, the maximum speed on the track and / or a target acceleration is varied. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich in Abhängigkeit von einem Streckenabschnitt, zumindest einer Geschwindigkeit auf dem Streckenabschnitt, zumindest einer Beschleunigung auf dem Streckenabschnitt, zumindest einer Steigung und/oder einem Gefälle auf dem Streckenabschnitt, und/oder einer Länge des Streckenabschnitts und/oder zumindest einer geplanten Fahrzeit variiert wird.Flywheel storage system for a rail vehicle according to claim 2 or 3, characterized in that the speed range used in operation in dependence on a section, at least one speed on the section, at least one acceleration on the section, at least one slope and / or a slope on the section , and / or a length of the route section and / or at least a planned travel time is varied. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich einen Drehzahlbereich des Motors des Schwungradspeichers (3) derart festlegt, dass außerhalb des Drehzahlbereichs der Bremswiderstand (2) Überschussenergie, die einen Teil von in dem Schienenfahrzeug (1) zu speichernder Energie bildet und nicht von dem Schwungradspeicher (3) aufgenommen werden kann, in Wärme umwandelt, und innerhalb des Drehzahlbereichs der Schwungradspeicher (3) die gesamte in dem Schienenfahrzeug (1) zu speichernde und nicht anderweitig verbrauchte Energie aufnimmt.Flywheel storage system for a rail vehicle according to one of claims 2 to 4, characterized in that the speed range used in the operation of a speed range of the engine of the flywheel storage ( 3 ) so determined that outside the speed range of the braking resistor ( 2 ) Surplus energy that is a part of in the rail vehicle ( 1 ) forms energy to be stored and not from the flywheel storage ( 3 ), is converted into heat, and within the speed range of the flywheel storage ( 3 ) the whole in the rail vehicle ( 1 ) absorbs energy not consumed elsewhere. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapazität des Schwungradspeichers (3) auf eine Energiemenge zwischen einer durchschnittlichen Einspeiseleistung und einer maximalen Einspeiseleistung ausgelegt ist und erzeugte Mehrenergie anderen Verbrauchern in dem Schienenfahrzeug (1) zur Verfügung gestellt wird und/oder über den Bremswiderstand (2) in Wärme umgewandelt wird.Flywheel storage system for a rail vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that a capacity of the flywheel storage ( 3 ) is designed for an amount of energy between an average feed-in power and a maximum feed-in power, and generated additional power to other consumers in the rail vehicle ( 1 ) and / or via the braking resistor ( 2 ) is converted into heat. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor des Schwungradspeichers (3) für eine vorbestimmte maximale Leistung ausgelegt ist, die kleiner ist als eine möglich zu verarbeitende Gesamtleistung, und auftretende Leistungsspitzen über der vorbestimmten maximalen Leistung über den Bremswiderstand (2) abgeleitet werden.Flywheel accumulator system for a rail vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the engine of the flywheel accumulator ( 3 ) is designed for a predetermined maximum power, which is smaller than a possible total power to be processed, and occurring power peaks above the predetermined maximum power via the braking resistor ( 2 ) be derived. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (1) ein elektrodynamisches Bremssystem aufweist.Flywheel storage system for a rail vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the rail vehicle ( 1 ) has an electrodynamic braking system. Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (1) ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug ist.Flywheel storage system for a rail vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the rail vehicle ( 1 ) is an electrically powered rail vehicle.
DE102013013640.7A 2013-08-16 2013-08-16 Flywheel accumulator for rail vehicles Withdrawn DE102013013640A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013013640.7A DE102013013640A1 (en) 2013-08-16 2013-08-16 Flywheel accumulator for rail vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013013640.7A DE102013013640A1 (en) 2013-08-16 2013-08-16 Flywheel accumulator for rail vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013013640A1 true DE102013013640A1 (en) 2015-02-19

Family

ID=52430024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013013640.7A Withdrawn DE102013013640A1 (en) 2013-08-16 2013-08-16 Flywheel accumulator for rail vehicles

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013013640A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110315987A (en) * 2018-03-29 2019-10-11 比亚迪股份有限公司 Feedback braking control method
CN110315986A (en) * 2018-03-29 2019-10-11 比亚迪股份有限公司 Feedback braking control system and vehicle
WO2023134914A1 (en) * 2022-01-14 2023-07-20 Siemens Mobility GmbH Method for controlling a drive system of a rail vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112005000056T5 (en) * 2004-08-09 2006-07-27 General Electric Co. Drive circuit of a road-independent hybrid energy vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112005000056T5 (en) * 2004-08-09 2006-07-27 General Electric Co. Drive circuit of a road-independent hybrid energy vehicle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110315987A (en) * 2018-03-29 2019-10-11 比亚迪股份有限公司 Feedback braking control method
CN110315986A (en) * 2018-03-29 2019-10-11 比亚迪股份有限公司 Feedback braking control system and vehicle
CN110315986B (en) * 2018-03-29 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 Brake feedback control system and vehicle
WO2023134914A1 (en) * 2022-01-14 2023-07-20 Siemens Mobility GmbH Method for controlling a drive system of a rail vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60315968T2 (en) Drive system for a rail vehicle
DE102012210838B4 (en) Method for operating a hybrid vehicle
DE102013207952A1 (en) Device for operating at least one electrical load of a rail vehicle
DE102016223555B4 (en) Method and system for operating a vehicle with an internal combustion engine and motor vehicle and network for supplying electrically powered vehicles
DE102004028243A1 (en) Method and system for optimizing energy storage in hybrid road-independent vehicle systems and in-line road-independent vehicle systems
EP3860890B1 (en) Wheelset and drive system for a rail vehicle
EP3515741B1 (en) Method for operating an hybrid vehicle
WO2009010417A2 (en) Electric drive system
DE102011100811A1 (en) Anti-lock braking system for a vehicle with electromotive vehicle drive
DE102015004701A1 (en) Electric vehicle with fast charging function
DE102011012164A1 (en) Arrangement and method for supplying electrical traction motors in a rail vehicle, in particular in a train, with electrical energy
WO2013004799A2 (en) Electrically drivable vehicle having a plurality of electrical energy accumulators
DE102013223409A1 (en) Electro-mechanical hybrid drive and vehicle
EP3530534A1 (en) Method for operating an on-board power supply network of a hybrid motor vehicle and hybrid motor vehicle
DE102011017260A1 (en) Method for determining deceleration strategy of vehicle with electric drive during deceleration process, involves braking vehicle on predetermined section of speed to another reduced speed
WO2003066368A1 (en) Vehicle comprising a battery drive and a method for operating a vehicle of this type
DE102013013640A1 (en) Flywheel accumulator for rail vehicles
EP3186129B1 (en) Method for operating a vehicle
EP3831640A1 (en) Electrical system for power supply in a vehicle, vehicle and method for operating an electrical system
EP3235676A1 (en) Recuperation braking on a vehicle
DE102020103334A1 (en) Power supply device for a people's amusement device with electrically driven passenger carriers
DE19831204A1 (en) Operation of e.g. trams, to enable power of sub-networks supplying sections of track to be reduced
DE4239164C1 (en) Energy storage system for electrically operated trolley bus network - holds braking energy as kinetic energy via flywheel at stationary point along each line section
DE102007022849A1 (en) Driving characteristic controlling device e.g. driving dynamics controller, for four-wheeled vehicle, has frequency controllers controlling electrical machines to produce yaw moment around vertical axis of vehicle
DE102009050145A1 (en) Electrical traction drive for freight wagon, comprises rotor shaft which is flanged with permanent magnet at free end of wheelset shaft of wheelset, where permanent magnet is fixed with rotor shaft

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee