DE102013013641B4 - Energy storage module for electrically powered rail vehicles - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul (3) für elektrisch angetriebene Schiebenfahrzeuge (1), mit einer Ummantelung (37), zumindest einer mechanischen Schnittstelle (31) an der Ummantelung (37) zum Festlegen des Energiespeichermoduls (3) an einem vorbestimmten Abschnitt des Schienenfahrzeugs (1), einer Energiespeichervorrichtung (35), die innerhalb der Ummantelung (37) aufgenommen ist, zur Speicherung von während Verlangsamungsvorgängen des Schienenfahrzeugs (1) von einer Generatoreinrichtung in dem Schienenfahrzeug (1) erzeugter regenerativer elektrischer Energie, und zumindest einer elektrischen Schnittstelle (32) zur betriebsfähigen elektrischen Verbindung des Energiespeichermoduls (35) mit dem Schienenfahrzeug (1), wobei die zumindest eine mechanische Schnittstelle (31) und die zumindest eine elektrische Schnittstelle (32) des Energiespeichermoduls zumindest einer mechanischen Schnittstelle und zumindest einer elektrischen Schnittstelle eines Bremswiderstands (4) derart entsprechen, dass das Energiespeichermodul (3) direkt ersatzweise für den Bremswiderstand (4) in das Schienenfahrzeug verbaubar ist.The invention relates to an energy storage module (3) for electrically driven push vehicles (1), comprising a casing (37), at least one mechanical interface (31) on the casing (37) for fixing the energy storage module (3) to a predetermined section of the rail vehicle ( 1), an energy storage device (35) housed within the casing (37) for storing regenerative electrical energy generated by a generator device in the rail vehicle (1) during deceleration processes of the rail vehicle (1), and at least one electrical interface (32 ) for the operable electrical connection of the energy storage module (35) to the rail vehicle (1), wherein the at least one mechanical interface (31) and the at least one electrical interface (32) of the energy storage module at least one mechanical interface and at least one electrical interface of a braking resistor (4 ) derar t correspond that the energy storage module (3) directly substitute for the braking resistor (4) is built into the rail vehicle.

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Figure DE102013013641B4_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Energiespeichermodul in einer Ausformung, die einen Austausch eines bestehenden Bremswiderstands oder Bremswiderstandmoduls durch das Energiespeichermodul erlaubt.The invention relates to an energy storage module for electrically powered rail vehicles. It relates in particular to an energy storage module in a shape that allows replacement of an existing braking resistor or braking resistor module by the energy storage module.

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 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 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.

Allerdings werden derzeit bei sehr vielen vorhandenen und neuen Stadtbahnen wie beispielsweise U-Bahnen, Metro-Zügen und Straßenbahnen, aber auch EMU(Electric Multiple Unit)-Anordnungen und DMU(Diese Multiple Unit)-Anordnungen Bremswiderstände zum rheostatischen Bremsen eingesetzt, da in vielen Betriebszuständen und auf vielen Strecken die Energierückspeisung in das Netz nur teilweise oder gar nicht möglich ist und die Bremsenergie somit häufig nur in Wärme umgewandelt und nicht wieder genutzt wird.However, braking resistors for rheostatic braking are currently used in many existing and new light rail vehicles such as subways, metro trains and trams, but also EMU (Electric Multiple Unit) arrangements and DMU (Multiple Unit) arrangements, as in many Operating conditions and on many routes, the energy recovery into the network only partially or not at all possible and the braking energy is thus often only converted into heat and not reused.

Ein gattungsgemäßes Energiespeichermodul für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge ist aus Lenhard, Engel, Langworst, Söffker: Elektrische Ausrüstung des Triebzuges LIREX Baureihe 618/619 für DB Regio, Elektrische Bahnen eb 8/2000, Seiten 279, 280, 282, 284–288 bekannt.A generic energy storage module for electrically powered rail vehicles is known from Lenhard, Engel, Langworst, Söffker: Electrical equipment of the train LIREX series 618/619 for DB Regio, electric trains eb 8/2000, pages 279, 280, 282, 284-288.

DE 10 2011 075 509 A1 offenbart ein Energiespeichersystem für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und einem Bremswiderstand zum Abführen von mittels des Elektromotors bei einer elektromotorischen Bremsung bereitgestellter elektrischer Energie. DE 10 2011 075 509 A1 discloses an energy storage system for a vehicle having an electric motor and a braking resistor for discharging electrical energy provided by the electric motor during electromotive braking.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiespeichermodul für Schienenfahrzeuge zu schaffen, welches zumindest einen Bremswiderstand in Schienenfahrzeugen ersetzen und die Anzahl der Möglichkeiten für eine Bremsenergie-Rückgewinnung bei Schienenfahrzeugen erhöhen kann.The invention has for its object to provide an energy storage module for rail vehicles, which replace at least one braking resistor in rail vehicles and can increase the number of possibilities for braking energy recovery in rail vehicles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Energiespeichermodul für Schienenfahrzeuge mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.This object is achieved by an energy storage module for rail vehicles 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 geht von einem Energiespeichermodul speziell für Schienenfahrzeuge aus, welches ohne weiteres gegen zumindest ein in Schienenfahrzeugen bereits vorhandenes Bremswiderstandsmodul bzw. einen Bremswiderstand austauschbar ist und dieses ersetzen kann. Das Energiespeichermodul bildet dazu eine Einheit derart, dass Abmessungen bzw. die Größe des Moduls sowie mechanische und elektrische Verbindungen zu dem Schienenfahrzeug derart angeordnet und ausgebildet sind, dass ein vorhandenes Bremswiderstandsmodul bzw. ein vorhandener Bremswiderstand ausgebaut und anstelle dessen sodann ein erfindungsgemäßes Energiespeichermodul eingebaut werden kann. Dazu sind die mechanischen und elektrischen Verbindungen gleich oder zumindest gleichwirkend ausgebildet und angeordnet. Zusätzliche Verbindungen zu dem Schienenfahrzeug, die etwa in einem Gehäuse, einer Hülle oder einer Ummantelung des Energiespeichermoduls für dessen Steuerung, Kommunikation und/oder Überwachung aufgenommene Elektronik erforderlich macht, sind vorzugsweise vermittels einem Kabel- oder Leitungsbündel und/oder einem Datenbus zusammengefasst und herausgeführt, so dass für derartige Elektronik gegenüber dem zu ersetzenden Bremswiderstand eine weitere Schnittstelle genügt, die an dem Schienenfahrzeug vorzusehen bzw. nachzurüsten ist. Das Energiespeichermodul kann außenseitig mechanische und/oder elektrische Verbindungen mehrfach angeordnet aufweisen, so dass verschiedenartig aufgebaute Bremswiderstände durch ein und dasselbe Energiespeichermodul ersetzt werden können. Außerdem kann das Energiespeichermodul innenseitig unterschiedliche Konfigurationen für unterschiedliche, zu erfüllende Anforderungen und/oder Leistungsklassen haben.The invention is based on an energy storage module especially for rail vehicles, which is readily interchangeable with at least one existing in rail vehicles brake resistor module or a braking resistor and can replace this. The energy storage module forms a unit such that dimensions or the size of the module and mechanical and electrical connections to the rail vehicle are arranged and designed such that an existing Removed brake resistor module or an existing braking resistor and instead then an inventive energy storage module can be installed. For this purpose, the mechanical and electrical connections are the same or at least identically designed and arranged. Additional connections to the rail vehicle, which necessitates electronics accommodated in a housing, a casing or a sheathing of the energy storage module for its control, communication and / or monitoring, are preferably combined and led out by means of a cable or line bundle and / or a data bus. so that for such electronics with respect to the braking resistor to be replaced a further interface is sufficient to provide or retrofit to the rail vehicle. The energy storage module may have on the outside mechanical and / or electrical connections arranged multiply, so that differently constructed braking resistors can be replaced by one and the same energy storage module. In addition, the energy storage module inside can have different configurations for different requirements and / or performance classes to be met.

Damit wird die Aufgabe gelöst durch ein Energiespeichermodul für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge, beinhaltend eine Ummantelung; zumindest eine mechanische Schnittstelle an der Ummantelung zum Festlegen des Energiespeichermoduls an einem vorbestimmten Abschnitt des Schienenfahrzeugs; eine Energiespeichervorrichtung, die innerhalb der Ummantelung aufgenommen ist, zur Speicherung von während Verlangsamungsvorgängen des Schienenfahrzeugs von einer Generatoreinrichtung in dem Schienenfahrzeug erzeugter regenerativer elektrischer Energie; und zumindest eine elektrische Schnittstelle zur betriebsfähigen elektrischen Verbindung des Energiespeichermoduls mit dem Schienenfahrzeug, wobei die zumindest eine mechanische Schnittstelle und die zumindest eine elektrische Schnittstelle des Energiespeichermoduls zumindest einer mechanischen Schnittstelle und zumindest einer elektrischen Schnittstelle eines Bremswiderstands derart entsprechen, dass das Energiespeichermodul direkt ersatzweise für den Bremswiderstand in das Schienenfahrzeug verbaubar ist. Weiterhin weist das Energiespeichermodul eine Eigenenergieversorgungseinrichtung zur Eigenversorgung von elektrischen Verbrauchern in dem Energiespeichermodul aus der darin gespeicherten elektrischen Energie auf.Thus, the object is achieved by an energy storage module for electrically powered rail vehicles, including a sheath; at least one mechanical interface on the shell for securing the energy storage module to a predetermined portion of the rail vehicle; an energy storage device housed within the casing for storing regenerative electrical energy generated by a generator device in the rail vehicle during deceleration operations of the rail vehicle; and at least one electrical interface to the operable electrical connection of the energy storage module to the rail vehicle, wherein the at least one mechanical interface and the at least one electrical interface of the energy storage module correspond to at least one mechanical interface and at least one electrical interface of a braking resistor such that the energy storage module directly substitutes for the Braking resistor is built into the rail vehicle. Furthermore, the energy storage module has its own energy supply device for the self-supply of electrical consumers in the energy storage module from the electrical energy stored therein.

Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass die äußere Bauform insoweit transparent ist, dass unabhängig von einer internen Auslegung, Kapazität, Ausrüstung mit eigener Elektronik und dergleichen, ein bereits vorhandener Bremswiderstand bzw. ein entsprechendes Modul unmittelbar bzw. mit geringstmöglichem Aufwand ersetzt werden kann. Dadurch wird es möglich, in elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen bei Bremsvorgängen beispielsweise elektrogeneratorisch gewonnene Energie durch eine einfache Nachrüstung zu speichern und nutzbar zu machen. Diese Energie muss damit nicht länger über den Bremswiderstand in Wärme umgesetzt und ohne weiteren Nutzen abgeführt werden, und/oder unterliegt nicht länger den bislang bestehenden Beschränkungen einer Rückspeisung in das Netz. Vielmehr kann durch eine geeignete (zeitliche, bedarfsweise, manuelle und/oder automatische) Ansteuerung und Auslegung des Energiespeichermoduls sogar eine gezielte Rückspeisung gespeicherter Energie in das Netz erfolgen, so dass elektrische Energie benötigende, beispielsweise beschleunigende, Züge in der Nähe durch Energie aus dem Energiespeichermodul unterstützt werden können.In this case, it is particularly advantageous that the external design is transparent to the extent that, independently of an internal design, capacity, equipment with its own electronics and the like, an already existing braking resistor or a corresponding module can be replaced directly or with the least possible effort. This makes it possible to store in electrically driven rail vehicles during braking, for example, electogeneratorisch recovered energy through a simple retrofit and usable. This energy no longer has to be converted into heat via the braking resistor and dissipated without further benefit, and / or is no longer subject to the existing restrictions on feeding back into the grid. Rather, by a suitable (temporal, as needed, manual and / or automatic) control and design of the energy storage module even a specific return energy stored stored in the network, so that electrical energy-requiring, for example, accelerating trains in the vicinity by energy from the energy storage module can be supported.

In vorteilhafter Weise versorgt sich ein selbst Betriebsenergie bzw. Leistung benötigendes Energiespeichermodul selbst aus der in ihm gespeicherten Energie. Für den Fall einer vollständigen Entladung des Moduls kann dazu eine Art Pufferspeicher in dem Energiespeichermodul vorgesehen sein, der ausreichend Energie für eine anfängliche Versorgung oder einen Wiederanlauf aus dem vollständig entladenen Zustand vorhält.Advantageously, a self-operating energy or power-consuming energy storage module itself is supplied by the energy stored in it. In the event of a complete discharge of the module, a kind of buffer memory may be provided in the energy storage module that holds sufficient energy for an initial supply or a restart from the fully discharged state.

Bevorzugt ist die zumindest eine mechanische Schnittstelle des Energiespeichermoduls gleich der zumindest einen mechanischen Schnittstelle des Bremswiderstands.Preferably, the at least one mechanical interface of the energy storage module is equal to the at least one mechanical interface of the braking resistor.

Durch gleiche mechanische Schnittstellen, beispielsweise eine Halterung, eine Befestigungsvorrichtung, eine Lagervorrichtung und dergleichen, kann vorteilhaft ein Bremswiderstand bzw. ein Bremswiderstandsmodul ohne weitere mechanische Änderungen oder mechanischen Aufwand an einem Schienenfahrzeug direkt ersetzt werden. Mechanische Schnittstellen können dazu an dem Energiespeichermodul derart mehrfach vorgesehen sein, dass mittels Belegung einer jeweils vorbestimmten und/oder unterschiedlichen Anzahl von Schnittstellen der Einbau ein und desselben Energiespeichermoduls in unterschiedliche Schienenfahrzeuge möglich ist. In anderen Worten können Schnittstellen in einer Anzahl und an Positionen vorgesehen sein, die bei einem bestimmten Schienenfahrzeug nicht alle belegt werden und damit frei bleiben, während bei einem anderen bestimmten Schienenfahrzeug wiederum eine teilweise oder vollkommen andere Kombination der Schnittstellen zur Anwendung kommt. Dadurch können Aufenthalte in Werken verkürzt werden, und ist es möglich, Energiespeichermodule äußerlich zu vereinheitlichen, obschon diese intern unterschiedliche Auslegungen haben können.By the same mechanical interfaces, such as a holder, a fastening device, a storage device and the like, can advantageously be directly replaced without further mechanical changes or mechanical effort on a rail vehicle, a braking resistor or a braking resistor module. For this purpose, mechanical interfaces can be provided on the energy storage module several times in such a way that the installation of one and the same energy storage module in different rail vehicles is possible by occupying a respectively predetermined and / or different number of interfaces. In other words, interfaces may be provided in a number and at locations that are not all occupied and thus free for a given rail vehicle while, in turn, a partially or completely different combination of interfaces is used for another particular rail vehicle. This makes it possible to shorten stays in plants, and it is possible to externally standardize energy storage modules, although they may have different internal interpretations.

Auch bevorzugt ist die zumindest eine elektrische Schnittstelle des Energiespeichermoduls gleich der zumindest einen elektrischen Schnittstelle des Bremswiderstands. Also preferably, the at least one electrical interface of the energy storage module is equal to the at least one electrical interface of the braking resistor.

Durch gleiche elektrische Schnittstellen, beispielsweise eine Elektrizität führende Leitung für das Laden/Entladen der Energiespeichervorrichtung und dergleichen, kann vorteilhaft ein Bremswiderstand bzw. ein Bremswiderstandsmodul ohne weitere elektrische Änderungen oder elektrischen Aufwand an einem Schienenfahrzeug direkt ersetzt werden. Elektrische Schnittstellen können dazu an dem Energiespeichermodul derart mehrfach vorgesehen sein, dass mittels Belegung einer jeweils vorbestimmten und/oder unterschiedlichen Anzahl von Schnittstellen der Einbau ein und desselben Energiespeichermoduls in unterschiedliche Schienenfahrzeuge möglich ist. In anderen Worten können Schnittstellen in einer Anzahl und an Positionen vorgesehen sein, die bei einem bestimmten Schienenfahrzeug nicht alle belegt werden und damit frei bleiben, während bei einem anderen bestimmten Schienenfahrzeug wiederum eine teilweise andere oder vollkommen andere Kombination der Schnittstellen zur Anwendung kommt. Dadurch können Aufenthalte in Werken verkürzt werden, und ist es möglich, Energiespeichermodule äußerlich zu vereinheitlichen, obschon diese intern unterschiedliche Auslegungen haben können.By the same electrical interfaces, such as an electricity-carrying line for charging / discharging the energy storage device and the like, a braking resistor or a braking resistor module can advantageously be replaced directly without further electrical changes or electrical effort on a rail vehicle. For this purpose, electrical interfaces can be provided on the energy storage module several times in such a way that the installation of one and the same energy storage module in different rail vehicles is possible by occupying a respectively predetermined and / or different number of interfaces. In other words, interfaces may be provided in a number and at locations that are not all occupied and thus free for a given rail vehicle, while for another particular rail vehicle, in turn, a partially different or completely different combination of interfaces is used. This makes it possible to shorten stays in plants, and it is possible to externally standardize energy storage modules, although they may have different internal interpretations.

Außerdem bevorzugt kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Energiespeichermodul zusätzlich zu der zumindest einen elektrischen Schnittstelle eine Datenbus-Schnittstelle aufweist zum Datenaustausch zwischen zumindest einem Schienenfahrzeug-Steuergerät, das in dem Schienenfahrzeug angeordnet ist, und zumindest einem Energiespeichermodul-Steuergerät, das in dem Energiespeichermodul angeordnet ist.In addition, according to the invention, provision may preferably be made for the energy storage module to have a data bus interface in addition to the at least one electrical interface for data exchange between at least one rail vehicle control unit arranged in the rail vehicle and at least one energy storage module control unit arranged in the energy storage module is.

Während ein Bremswiderstand oder ein Bremswiderstandsmodul beispielsweise als Ballastwiderstand über einen spannungsgeführten Transistor im Gleichstromzwischenkreis geschaltet wird und insoweit im Widerstandsabschnitt keine weitere Elektronik bzw. elektronische Ansteuerung oder Steuerung benötigt, kann bei dem erfindungsgemäßen Energiespeichermodul weitere Elektronik zur beispielsweise Ansteuerung, Steuerung, Regelung, Überwachung und dergleichen in das Energiespeichermodul integriert sein, um nach dem Modulprinzip die Austauschbarkeit zu verbessern. In anderen Worten kann das Energiespeichermodul elektronisch autark ausgebildet sein und Elektronik, die sie für ihren Betrieb benötigt, in sich selbst enthalten. Vorteilhaft genügt es dann, zusätzlich zu vorhandenen Leiterverbindungen (über welche beispielsweise die zu speichernde Energie geführt wird) lediglich entsprechende elektrische Leitungen oder Busverbindungen zur beispielsweise Signalisierung und Kommunikation bereitzustellen, um einen Bremswiderstand durch ein solches autarkes Energiespeichermodul zu ersetzen. Gleichzeitig wird eine gegebenenfalls notwendige Nachrüstung des Schienenfahrzeugs mit weiteren elektrischen Verbindungen auf ein Minimum reduziert.While a braking resistor or a braking resistor module, for example, as a ballast resistor via a voltage-controlled transistor in the DC link is connected and so far in the resistance section no further electronics or electronic control or control needed in the energy storage module according to the invention further electronics for example control, control, regulation, monitoring and the like be integrated into the energy storage module to improve the interchangeability of the module principle. In other words, the energy storage module may be electronically self-sufficient and contain electronics that it needs for its operation in itself. Advantageously, it then suffices, in addition to existing conductor connections (via which, for example, the energy to be stored is conducted) to provide only corresponding electrical lines or bus connections for signaling and communication, for example, in order to replace a braking resistor by such a self-sufficient energy storage module. At the same time any necessary retrofitting of the rail vehicle with other electrical connections is reduced to a minimum.

Darüber hinaus bevorzugt kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul einen Bremswiderstand aufweisen, wobei die aus der Energiespeichervorrichtung des Moduls und dem Bremswiderstand gebildete Kombination in dem Energiespeichermodul derart ausgelegt ist, dass durch sie ein in einem Schienenfahrzeug bereits vorhandener Bremswiderstand ersetzbar ist.In addition, the energy storage module according to the invention may preferably have a braking resistor, wherein the combination formed from the energy storage device of the module and the braking resistor in the energy storage module is designed such that a braking resistor already present in a rail vehicle can be replaced by it.

Vorteilhaft ist dazu die Kombination aus der Energiespeichervorrichtung und dem Bremswiderstand derart schaltbar ausgelegt, dass der Bremswiderstand bei Auftreten von Leistungsspitzen und/oder bei Erreichen eines vorbestimmten Ladezustands der Energiespeichervorrichtung aktiviert wird.Advantageously, the combination of the energy storage device and the braking resistor is designed to be switchable in such a way that the braking resistor is activated when power peaks occur and / or when a predetermined state of charge of the energy storage device is reached.

Insbesondere kann der vorbestimmte Ladezustand ein vollständig geladener Zustand der Energiespeichervorrichtung sein.In particular, the predetermined state of charge may be a fully charged state of the energy storage device.

Außerdem vorteilhaft ist dazu die Kombination aus der Energiespeichervorrichtung und dem Bremswiderstand derart schaltbar ausgelegt, dass die Energiespeichervorrichtung manuell oder automatisch gesteuert über den Bremswiderstand entladbar ist.In addition, advantageously, the combination of the energy storage device and the braking resistor is designed to be switchable in such a way that the energy storage device can be discharged manually or automatically controlled via the braking resistor.

Hierdurch können vorteilhaft Freiheitsgrade bei der Auslegung des Energiespeichermoduls betriebsfall- oder anwendungsbezogen genutzt werden, indem Eigenschaften der Energiespeichervorrichtung und Eigenschaften des Bremswiderstands in ihrer Zusammenwirkung optimiert vorgesehen werden. Beispielsweise kann in einer solchen Kombination der Bremswiderstand für Leistungsspitzen genutzt werden, und/oder zur Abfuhr weiterer Energie, wenn die Energiespeichervorrichtung bereits vollständig geladen ist. Außerdem kann der Widerstand zum Entladen des Speichers in beispielsweise Notfällen, etwa einem Notaus-Fall, bei einer Trennung vom Stromnetz und/oder vor dem Öffnen des Gehäuses zu Wartungszwecken genutzt werden.In this way, advantageously degrees of freedom in the design of the energy storage module can be used operationally or application-related by optimizing the properties of the energy storage device and the properties of the braking resistor in their interaction. For example, in such a combination, the braking resistor can be used for power peaks, and / or to dissipate further energy when the energy storage device is already fully charged. In addition, the resistor may be used for discharging the memory in, for example, an emergency, such as an emergency stop case, disconnection from the mains and / or before opening the case for maintenance purposes.

Weiter bevorzugt weist ein Bauraum des Energiespeichermoduls eine maximale Größe eines Einbauraums eines in dem Schienenfahrzeug bereits vorhandenen Bremswiderstands auf.More preferably, a construction space of the energy storage module has a maximum size of an installation space of a brake resistor already present in the rail vehicle.

In diesem Fall kann die Größe bzw. die Dimensionierung der äußeren Abmessungen des Energiespeichermoduls auf in einem Schienenfahrzeug, bei dem bereits ein Bremswiderstand vorhanden ist, vorhandenen Einbauraum abgestimmt werden. Insbesondere im Hinblick auf eine Mehrzahl möglicher Einbauorte (dachoberseitig, innerhalb eines Stromrichters, unterflurig und dergleichen) kann durch die Berücksichtigung der maximalen Größe eines bereits vorhandenen Bremswiderstands beispielsweise eine kleinste Größe vorgesehen sein. Passt danach das Energiespeichermodul in den Einbauraum der kleinsten Größe, ist durch entsprechendes Vorsehen mechanischer und/oder elektrischer Schnittstellen, ggf. auch Zwischenstücken, Verlängerungen oder Adaptern geeigneter Art, auch ein Einbau in einen größeren zur Verfügung stehenden Einbauraum möglich.In this case, the size or the dimensioning of the outer dimensions of the energy storage module can be adjusted to in a rail vehicle in which a braking resistor is already present existing installation space. In particular, with regard to a plurality of possible installation locations (roof top, within a power converter, underground and the like) can be provided by taking into account the maximum size of an existing braking resistor, for example, a smallest size. Then fits the energy storage module in the installation space of the smallest size, by appropriate provision of mechanical and / or electrical interfaces, possibly also spacers, extensions or adapters of a suitable type, also an installation in a larger available installation space possible.

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 Bremswiderständen und Energiespeichermodul(en) an verschiedenen Anordnungspositionen zur Verdeutlichung der Ersetzbarkeit, gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 1 simplifies a rail vehicle with braking resistors and energy storage module (s) at various arrangement positions to illustrate the substitutability, according to an embodiment; and

2 vereinfacht eine mögliche Ausführungsform eines Energiespeichermoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel. 2 simplifies a possible embodiment of an energy storage module according to the embodiment.

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

Bei einem rheostatischen Bremsen eines elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs 1 mittels einer elektrostatischen Bremse oder Motorbremse bzw. Generatorbremse kehrt sich die Rolle der elektrischen Antriebsmotoren bzw. Traktionsmotoren um, d. h. sie werden so geschaltet, dass sie als Generatoren arbeiten.In a rheostatic braking of an electrically driven rail vehicle 1 By means of an electrostatic brake or engine brake or generator brake, the role of the electric drive motors or traction motors reverses, ie they are switched so that they work as generators.

Die erzeugte elektrische Energie wird dann mit Hilfe von Widerstandsanordnungen bzw. Widerstandsgittern, welche einen festen oder stellbar variablen Bremswiderstand 4 (auch als Brems-Rheostat bezeichnet) bilden, abgeführt, in anderen Worten in diesen in Wärme umgewandelt und so verbraucht, und/oder in das Bahnnetz zurückgespeist, wobei sie dann aber unmittelbar durch Verbraucher (beispielsweise beschleunigende Züge) in der Nähe aufgezehrt werden muss. Lösungen wie eine Rückleitung der Bremsenergie in die Spulen des Motors oder die Netzrückspeisung sind mithin entweder nur begrenzt darstellbar oder technisch und kommerziell sehr aufwändig.The electrical energy generated is then by means of resistor assemblies or resistance grids, which are a fixed or adjustable variable braking resistor 4 (also referred to as brake rheostat) form, dissipated, in other words in these converted into heat and so consumed, and / or fed back into the railway network, but then directly by consumers (for example, accelerating trains) must be consumed nearby , Solutions such as a return of the braking energy in the coils of the motor or the power feedback are therefore either limited representable or technically and commercially very complex.

In der Regel sind daher in Anordnungen von Schienenfahrzeugen 1 ein oder mehrere Bremswiderstände 4 auf Wagen und/oder Triebwagen angeordnet, die eine zum Betrieb üblicherweise vorgesehene Stromrichter- bzw. Antriebswechselrichtereinheit beherbergen, welche die Fahr- oder Traktionsmotoren speist. Werden die Traktionsmotoren als elektrische Bremse genutzt, arbeiten sie in der Regel jeder auf einen eigenen Bremswiderstand 4.As a rule, therefore, are in arrangements of rail vehicles 1 one or more braking resistors 4 arranged on cars and / or railcars, which accommodate a usually provided for operation converter or drive inverter unit, which feeds the traction or traction motors. If traction motors are used as electric brakes, they usually work on their own braking resistor 4 ,

Regelmäßige Komponenten der Antriebswechselrichtereinheit sind unter anderem zumindest ein Pulswechselrichter, der Gleichstrom aus der Fahrleitung für die Motoren in Drehstrom umwandelt, zumindest ein Zwischenkreiskondensator zur energetischen Verkopplung mehrerer elektrischer Netze miteinander auf einer gemeinsamen Gleichspannungsebene, der zumindest eine Bremswiderstand 4 bzw. ein entsprechendes Modul oder Bremswiderstandsmodul, sowie eine Netzdrossel in Spulenform, welche Funktionen zur beispielsweise Dämpfung, Funkentstörung, Kommutierung, Strombegrenzung, und/oder Unterdrückung unerwünschter Frequenzen übernehmen.Regular components of the drive inverter unit include at least one pulse inverter, which converts direct current from the catenary for the motors into three-phase current, at least one intermediate circuit capacitor for energetic coupling of several electrical networks with each other on a common DC voltage level, the at least one braking resistor 4 or a corresponding module or braking resistor module, as well as a mains choke in coil form, which perform functions such as attenuation, radio interference suppression, commutation, current limitation, and / or suppression of unwanted frequencies.

Die Antriebswechselrichter sind können weiter eine Überspannungsschutzeinrichtung, eine Antriebssteuerelektronik, eine Bremssteuerelektronik, eine Gleitu. Schleuderschutzelektronik, eine Leistungselektronik, ein Kühlsystem und Funktionen zur Anpassung an die jeweilige Netzumgebung, wie beispielsweise eine Begrenzung des Rückspeisestromes, eine Begrenzung des Netzaufnahmestrom und dergleichen beinhalten.The drive inverters may further include an overvoltage protection device, a drive control electronics, a brake control electronics, a Gleitu. Anti-skidding electronics, power electronics, a cooling system and functions to adapt to the respective network environment, such as a limitation of the recovery current, a limitation of the grid receiving current and the like include.

Ein Bremswiderstand 4 für ein Schienenfahrzeug 1 kann insbesondere als modulare Einheit durch Leistungswiderstände realisiert sein, da Spannungsfestigkeiten in der Größenordnung von 1 kV DC gefordert sind und Leistungen bis zu mehreren Hundert kW auftreten können.A braking resistor 4 for a rail vehicle 1 can be realized in particular as a modular unit by power resistors, since voltage strengths of the order of 1 kV DC are required and power up to several hundred kW may occur.

Eine solche modulare Einheit bzw. ein solches Bremswiderstandsmodul kann in dem Schienenfahrzeug 1 an verschiedenen Orten installiert sein. 1 zeigt schematisch beispielsweise einen elektrisch angetriebenen Triebwagen oder eine elektrisch angetriebene Lokomotive als ein Antriebsfahrzeug bzw. elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug 1 mit (stellvertretend für gegebenenfalls mehrere und/oder verschiedenartige Wagen in einem Verbund) einem Personenwagen 2. Ein Bremswiderstand 4 kann oberseitig auf einem Dachabschnitt des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet sein. Alternativ kann ein Bremswiderstand 4 im Inneren des Schienenfahrzeugs 1 in beispielsweise einer (nicht gezeigten) Stromrichtereinheit angeordnet sein. Weiter alternativ kann ein Bremswiderstand unterseitig des Schienenfahrzeugs 1 angeordnet sein, beispielsweise unterflur in einer am Boden eines Wagenkastens befestigten Wanne.Such a modular unit or braking resistor module may be in the rail vehicle 1 be installed in different places. 1 schematically shows, for example, an electrically powered railcar or an electrically powered locomotive as a drive vehicle or electrically powered rail vehicle 1 with (representing possibly multiple and / or different cars in a composite) a passenger car 2 , A braking resistor 4 Can be topside on a roof section of the rail vehicle 1 be arranged. Alternatively, a braking resistor 4 inside the rail vehicle 1 be arranged in, for example, a power converter unit (not shown). Further alternatively, a braking resistor on the underside of the rail vehicle 1 be arranged, for example, underfloor in a tub attached to the bottom of a car body.

Erfindungsgemäß ist ein Energiespeichermodul 3 derart ausgestaltet, dass ein Bremswiderstand 4 bzw. ein diesen enthaltendes Modul durch ein Energiespeichermodul 3 austauschbar oder ersetzbar ist.According to the invention, an energy storage module 3 designed such that a braking resistor 4 or a module containing this by an energy storage module 3 exchangeable or replaceable.

Hierbei kann es möglich sein, jeweils einen Bremswiderstand 4 durch ein Energiespeichermodul 3 zu ersetzen, alle verbauten Bremswiderstände 4 durch eine entsprechende Anzahl von Energiespeichermodulen 3 zu ersetzen, oder nur einen Teil der verbauten Bremswiderstände 4 durch eine entsprechende Anzahl von Energiespeichermodulen 3 zu ersetzen. Ferner kann ein Ersatz mehrerer Bremswiderstände 4 durch ein Energiespeichermodul 3 oder durch eine geringere oder höhere Anzahl von Energiespeichermodulen 3 möglich sein. Eine Beschränkung auf den Ort und die Anzahl jeweils ausgetauschter Module besteht grundsätzlich nicht.It may be possible in each case a braking resistor 4 through an energy storage module 3 to replace all built-in braking resistors 4 by a corresponding number of energy storage modules 3 to replace, or only a part of the installed braking resistors 4 by a corresponding number of energy storage modules 3 to replace. Furthermore, a replacement of several braking resistors 4 through an energy storage module 3 or by a lower or higher number of energy storage modules 3 to be possible. There is basically no restriction on the location and the number of exchanged modules.

Dazu ist das Energiespeichermodul 3, wie in 2 vereinfacht dargestellt, so ausgestaltet, dass es in zumindest Abmessungen, Formgebung, Anschlussanordnung, Schnittstellen und/oder Leitungsführung dem auszutauschenden Bremswiderstand 4 weitestgehend entspricht.This is the energy storage module 3 , as in 2 shown simplified, designed so that it at least dimensions, shape, connection arrangement, interfaces and / or wiring to be replaced the braking resistor 4 largely corresponds.

Weitestgehend bedeutet im Sinne der Erfindung, dass das Energiespeichermodul 3 zum einen möglichst wenige und einfache Schnittstellen aufweist, die zugleich soweit als möglich identisch bzw. gleichwirkend zu denjenigen eines Bremswiderstands 4 oder Bremswiderstandmoduls sind.For the most part means in the context of the invention that the energy storage module 3 on the one hand has as few and simple interfaces that at the same time as far as possible identical or equivalent to those of a braking resistor 4 or braking resistor module.

Beispielsweise können Abmessungen und mechanische Befestigungsanordnungen 31 des Energiespeichermoduls 3 derart näherungsweise denjenigen des Bremswiderstands 4 entsprechen, dass das Energiespeichermodul 3 in den für den Bremswiderstand 4 vorgesehenen oder vorhandenen Einbauraum einsetzbar oder einpassbar und/oder mit bzw. an seinen mechanischen Befestigungsanordnungen 31 vorzugsweise ohne weitere bauliche Änderungen am Schienenfahrzeug 1 mit diesem verbindbar und daran festlegbar ist. In anderen Worten passt der Bauraum bzw. die räumliche Ausdehnung eines Energiespeichermoduls 3 in den Einbauraum eines vorhandenen Bremswiderstands 4 bzw. Bremswiderstandsmoduls.For example, dimensions and mechanical fastening arrangements 31 of the energy storage module 3 so approximately those of the braking resistor 4 correspond to that of the energy storage module 3 in the for the brake resistor 4 provided or existing installation space can be inserted or fitted and / or with or on its mechanical mounting arrangements 31 preferably without further structural changes to the rail vehicle 1 connectable with this and it can be fixed. In other words, fits the space or the spatial extent of an energy storage module 3 in the installation space of an existing braking resistor 4 or braking resistor module.

Die Anzahl solcher Schnittstellen kann dabei derart sein, dass mechanische und elektrische Anschlüsse und Verbindungen 32, 33 einander soweit entsprechen, dass nur einige wenige zusätzliche Anschlüsse, besonders vorteilhaft beispielsweise nur ein zusätzlicher Anschluss an einen Fahrzeug-Datenbus 33 zur kommunikativen und signalisierenden Verbindung von Elektronik in dem Energiespeichermodul 3 oder dergleichen für die funktionellen Betriebsbereitschaft eines austauschweise in das Schienenfahrzeug 1 verbrachten Energiespeichermoduls 3 genügt.The number of such interfaces can be such that mechanical and electrical connections and connections 32 . 33 Correspond to each other so far that only a few additional connections, particularly advantageous, for example, only an additional connection to a vehicle data bus 33 for the communicative and signaling connection of electronics in the energy storage module 3 or the like for the operational readiness of an exchange into the rail vehicle 1 spent energy storage module 3 enough.

Die Anzahl und/oder Form solcher Schnittstellen kann derart sein, dass ein Energiespeichermodul 3 einen dachmontierten, im Stromrichter angeordneten und/oder unterflur montierten Bremswiderstand 4 ersetzen kann. In anderen Worten können an dem Energiespeichermodul 3 Schnittstellen für verschiedene Einbauorte bzw. Einbaulagen im Schienenfahrzeug 1 und/oder verschiedene Schienenfahrzeuge 1 gleichzeitig vorgesehen sein. In diesem Fall kann ein Energiespeichermodul 3 einen Bremswiderstand 4 universell ersetzen, können Energiespeichermodule 3 von vornherein für verschiedene Einbauorte und/oder Schienenfahrzeuge 1 kostengünstig hergestellt und/oder bevorratet werden, und kann ein Modulwechsel im Störungs- oder Wartungsfall leichter und schneller erfolgen.The number and / or shape of such interfaces may be such that an energy storage module 3 a roof mounted, arranged in the converter and / or mounted underfloor braking resistor 4 can replace. In other words, at the energy storage module 3 Interfaces for various installation locations or mounting positions in the rail vehicle 1 and / or different rail vehicles 1 be provided simultaneously. In this case, an energy storage module 3 a braking resistor 4 can replace universal, energy storage modules 3 from the outset for various installation locations and / or rail vehicles 1 can be inexpensively manufactured and / or stored, and a module change in the event of failure or maintenance can be made easier and faster.

Da das Energiespeichermodul 3 eine Energiespeichervorrichtung 35 beinhaltet und darin bzw. in sich Energie speichert, kann es derart ausgelegt und ausgerüstet sein, dass es an und/oder in ihm angeordnete Verbraucher, Nebenaggregate und/oder elektronische Komponenten bzw. Elektronik 34 selbst in geeigneter Weise mit Energie, vorzugsweise auch unterschiedlichen Spannungen, versorgt. In diesem Fall werden keine weiteren elektrischen Anschlüsse für gleiche oder unterschiedliche Betriebsspannungen an dem Energiespeichermodul 3 benötigt.Because the energy storage module 3 an energy storage device 35 contains and stores therein or in itself energy, it may be designed and equipped such that it on and / or arranged in it consumers, ancillaries and / or electronic components or electronics 34 itself supplied in a suitable manner with energy, preferably also different voltages. In this case, no further electrical connections for the same or different operating voltages to the energy storage module 3 needed.

Außerdem kann das Energiespeichermodul 3 hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit und/oder Belastbarkeit derart ausgelegt sein, dass es wenigstens einen Bremswiderstand 4 bzw. ein diesen enthaltendes Bremswiderstandsmodul oder Gruppen oder Teilgruppen derselben teilweise ersetzt. Beispielsweise kann die Energiespeichervorrichtung 35 kosteneffizient kleiner als maximal, technisch und/oder rechnerisch möglich dimensioniert sein und elektrische Energie einer vorbestimmten Menge aufnehmen, und können darüber hinaus gehende Spannungsspitzen und dergleichen über verbleibende Bremswiderstände 4 oder Teilwiderstände derselben geleitet werden. Eine entsprechende Erfassung von Parametern sowie eine entsprechende Umschaltung können in diesem Fall beispielsweise von geeignet ausgelegter Bordelektronik des Schienenfahrzeugs 1 gesteuert, durch eigene Elektronik 34 des Energiespeichermoduls 3 eigengesteuert, oder anderweitig automatisch gesteuert erfolgen.In addition, the energy storage module 3 be designed in terms of its performance and / or capacity such that there is at least one braking resistor 4 or a braking resistor module containing it or groups or subgroups thereof partially replaced. For example, the energy storage device 35 cost-effective smaller than maximum, be dimensioned technically and / or computationally possible and record electrical energy of a predetermined amount, and can also go beyond voltage spikes and the like on remaining braking resistors 4 or partial resistors of the same. A corresponding detection of parameters as well as a corresponding switching can in this case, for example, suitably designed on-board electronics of the rail vehicle 1 controlled by own electronics 34 of the energy storage module 3 self-controlled, or otherwise automatically controlled.

In einer vorteilhaften Modifikation kann vorgesehen sein, dass in dem Energiespeichermodul 3 zusätzlich zu der Energiespeichervorrichtung 35 ein modulinterner Bremswiderstand 36 vorgesehen ist, wobei die aus der Energiespeichervorrichtung 35 dem modulinternen Bremswiderstand 36 gebildete Kombination ausgelegt ist, dass durch sie ein in dem Schienenfahrzeug 1 bereits vorhandener Bremswiderstand 4 ersetzbar ist.In an advantageous modification it can be provided that in the energy storage module 3 in addition to the energy storage device 35 a module-internal braking resistor 36 is provided, which from the energy storage device 35 the module-internal braking resistor 36 formed combination is that through them one in the rail vehicle 1 already existing brake resistor 4 is replaceable.

Vorteilhaft ist dazu die Kombination aus der Energiespeichervorrichtung 35 und dem modulinternen Bremswiderstand 36 derart schaltbar ausgelegt, dass der modulinterne Bremswiderstand 36 bei Auftreten von Leistungsspitzen und/oder bei Erreichen eines vorbestimmten Ladezustands, der etwa ein vollständige geladener Zustand sein kann, der Energiespeichervorrichtung 35 – beispielsweise vermittels der Elektronik 34 – aktiviert wird.Advantageous is the combination of the energy storage device 35 and the module-internal braking resistor 36 designed so switchable that the module-internal braking resistor 36 upon occurrence of power peaks and / or upon reaching a predetermined state of charge, which may be about a full charged state, the energy storage device 35 - For example, by means of electronics 34 - is activated.

Außerdem kann die Kombination aus der Energiespeichervorrichtung 35 und dem modulinternen Bremswiderstand 36 derart schaltbar ausgelegt sein, dass die Energiespeichervorrichtung manuell oder automatisch gesteuert über den modulinternen Bremswiderstand 36 entladbar ist.In addition, the combination of the energy storage device 35 and the module-internal braking resistor 36 be designed switchable, that the energy storage device manually or automatically controlled via the module-internal braking resistor 36 is dischargeable.

Naturgemäß besteht jedoch keine Beschränkung auf einen modulinternen Bremswiderstand 36. Beispielsweise kann in Fällen, in welchen für eine bestimmte Leistungsanforderung oder aufgrund nicht ausreichend verfügbaren Einbauraums oder nicht ausreichender Wärmeabfuhrkapazität die modulinterne Anordnung des Bremswiderstands 36 nicht möglich oder nicht zweckmäßig ist, oder die modulinterne Anordnung eines ausreichend dimensionierten Bremswiderstands 36 nicht möglich oder nicht zweckmäßig ist, abzuführende Überschuss- oder Restenergie teilweise oder ganz an einen verbleibenden, extern des Energiespeichermoduls 3 an dem Schienenfahrzeug 1 verbauten Bremswiderstand 4 ausgeleitet werden.Naturally, however, there is no restriction to a module-internal braking resistor 36 , For example, in cases where for a certain power requirement or due to insufficient installation space or insufficient heat dissipation capacity, the module-internal arrangement of the braking resistor 36 is not possible or not appropriate, or the module-internal arrangement of a sufficiently sized braking resistor 36 is not possible or not appropriate, surplus or residual energy to be dissipated partially or completely to a remaining, external of the energy storage module 3 on the rail vehicle 1 built-in brake resistor 4 be discharged.

Hierdurch können vorteilhaft Freiheitsgrade bei der Auslegung des Energiespeichermoduls betriebsfall- oder anwendungsbezogen genutzt werden, indem Eigenschaften der Energiespeichervorrichtung und Eigenschaften des Bremswiderstands in ihrer Zusammenwirkung optimiert vorgesehen werden. Beispielsweise kann in einer solchen Kombination der Bremswiderstand für Leistungsspitzen genutzt werden, und/oder zur Abfuhr weiterer Energie, wenn die Energiespeichervorrichtung bereits vollständig geladen ist. Außerdem kann der Widerstand zum Entladen des Speichers in beispielsweise Notfällen, etwa einem Notaus-Fall, bei einer Trennung vom Stromnetz und/oder vor dem Öffnen des Gehäuses bzw. einer Ummantelung 37 zu Wartungszwecken genutzt werden.In this way, advantageously degrees of freedom in the design of the energy storage module can be used operationally or application-related by optimizing the properties of the energy storage device and the properties of the braking resistor in their interaction. For example, in such a combination, the braking resistor can be used for power peaks, and / or to dissipate further energy when the energy storage device is already fully charged. In addition, the resistance for discharging the memory in, for example, emergencies, such as an emergency stop, when disconnected from the mains and / or before opening the housing or a sheath 37 used for maintenance purposes.

Erfindungsgemäß können somit bereits verbaute, vorhandene Bremswiderstände 4 und/oder diese enthaltende Module ganz oder teilweise als Nachrüstung durch zumindest eine Energiespeichervorrichtung 35 und/oder zumindest ein diese enthaltendes Energiespeichermodul 3 einfach, schnell und kostengünstig ersetzt werden. Außerdem lassen sich bei Neufahrzeugen erfindungsgemäße Energiespeichermodule 3 aufgrund vergleichbaren Einbauraums und vergleichbarer Befestigungsmöglichkeiten und Anschlussformen leicht in ein Fahrzeugkonzept integrieren.According to the invention can thus already built, existing braking resistors 4 and / or these modules containing all or part of retrofitting by at least one energy storage device 35 and / or at least one energy storage module containing them 3 be replaced easily, quickly and inexpensively. In addition, energy storage modules according to the invention can be used in new vehicles 3 due to comparable installation space and comparable mounting options and connection forms easily integrated into a vehicle concept.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Einzelnen beschrieben. Sie unterliegt insoweit keinen Beschränkungen hinsichtlich der körperlichen Ausformung und der tatsächlichen Art des Bremswiderstands 4 und/oder der Energiespeichervorrichtung 35 bzw. des diese aufnehmenden Energiespeichermoduls 3. Als Energiespeichervorrichtung 35 stehen damit alle jeweils Anforderungen an zu speichernde Energie entsprechende Speicherformen, wie beispielsweise Kondensatoren, Akkumulatoren und dergleichen, wahlfrei zur Verfügung. In einer Modifikation kann nach Wahl geeigneter Speicherformen eine Standardaufnahme wie beispielsweise ein Gehäuse oder eine Baugruppe, gegebenenfalls mit einstellbarer, parametrisierbarer und/oder modularer Zusatzelektronik zu etwa Überwachungs- oder Steuerungszwecken unterschiedliche Ausbaustufen von Energiespeichern und Speicherkapazitäten, etwa solche für kleinere, mittlere und größere Leistungen, aufnehmen. Entsprechende Modifikationen und Äquivalente erschließen sich dem Fachmann insoweit aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres 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 and the actual type of braking resistor 4 and / or the energy storage device 35 or of this receiving energy storage module 3 , As energy storage device 35 Thus, all respective requirements for energy to be stored corresponding storage forms, such as capacitors, accumulators and the like, optionally available. In a modification, a standard receptacle such as a housing or an assembly, optionally with adjustable, parametrisable and / or modular additional electronics for monitoring or control purposes different expansion stages of energy storage and storage capacities, such as those for smaller, medium and larger capacities, depending on the choice of suitable storage forms , take up. Corresponding modifications and equivalents will be apparent to those skilled in the art from the above description without further ado and without inventive step.

Vorstehend wurde somit ein Energiespeichermodul 3 für elektrisch angetriebene Schiebenfahrzeuge 1 beschrieben, mit einer Ummantelung 37 bzw. einem Gehäuse, zumindest einer mechanischen Schnittstelle 31 an der Ummantelung 37 zum Festlegen des Energiespeichermoduls 3 an einem vorbestimmten Abschnitt des Schienenfahrzeugs 1, einer Energiespeichervorrichtung 35, die innerhalb der Ummantelung 37 aufgenommen ist, zur Speicherung von während Verlangsamungsvorgängen des Schienenfahrzeugs 1 von einer Generatoreinrichtung in dem Schienenfahrzeug 1 erzeugter regenerativer elektrischer Energie, und zumindest einer elektrischen Schnittstelle 32 zur betriebsfähigen elektrischen Verbindung des Energiespeichermoduls 35 mit dem Schienenfahrzeug 1, wobei die zumindest eine mechanische Schnittstelle 31 und die zumindest eine elektrische Schnittstelle 32 des Energiespeichermoduls 3 zumindest einer mechanischen Schnittstelle und zumindest einer elektrischen Schnittstelle eines Bremswiderstands 4 derart entsprechen, dass das Energiespeichermodul 3 direkt ersatzweise für den Bremswiderstand 4 in das Schienenfahrzeug verbaubar ist.The above became an energy storage module 3 for electrically driven push vehicles 1 described, with a sheath 37 or a housing, at least one mechanical interface 31 on the jacket 37 to set the energy storage module 3 at a predetermined portion of the rail vehicle 1 , an energy storage device 35 that are inside the sheath 37 for storing during deceleration operations of the rail vehicle 1 from a generator device in the rail vehicle 1 generated regenerative electrical energy, and at least one electrical interface 32 for the operative electrical connection of the energy storage module 35 with the rail vehicle 1 , wherein the at least one mechanical interface 31 and the at least one electrical interface 32 of the energy storage module 3 at least one mechanical interface and at least one electrical interface of a braking resistor 4 such that the energy storage module 3 directly substitute for the brake resistor 4 is built into the rail vehicle.

Claims (9)

Energiespeichermodul für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge (1), beinhaltend – eine Ummantelung (37); – zumindest eine mechanische Schnittstelle (31) an der Ummantelung (37) zum Festlegen des Energiespeichermoduls (3) an einem vorbestimmten Abschnitt des Schienenfahrzeugs (1); – eine Energiespeichervorrichtung (35), die innerhalb der Ummantelung (37) aufgenommen ist, zur Speicherung von während Verlangsamungsvorgängen des Schienenfahrzeugs (1) von einer Generatoreinrichtung in dem Schienenfahrzeug (1) erzeugter regenerativer elektrischer Energie; und – zumindest eine elektrische Schnittstelle (32) zur betriebsfähi gen elektrischen Verbindung des Energiespeichermoduls (3) mit dem Schienenfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass – die zumindest eine mechanische Schnittstelle (31) und die zumindest eine elektrische Schnittstelle (32) des Energiespeichermoduls (3) zumindest einer mechanischen Schnittstelle und zumindest einer elektrischen Schnittstelle eines Bremswiderstands (4) derart entsprechen, dass das Energiespeichermodul (3) direkt ersatzweise für den Bremswiderstand (4) in das Schienenfahrzeug (1) verbaubar ist, und dass – es eine Eigenenergieversorgungseinrichtung zur Eigenversorgung von elektrischen Verbrauchern (34) in dem Energiespeichermodul (3) aus der darin gespeicherten elektrischen Energie aufweist.Energy storage module for electrically powered rail vehicles ( 1 ), including - a sheath ( 37 ); At least one mechanical interface ( 31 ) on the casing ( 37 ) to set the Energy storage module ( 3 ) at a predetermined portion of the rail vehicle ( 1 ); An energy storage device ( 35 ) inside the casing ( 37 ) for storing during deceleration operations of the rail vehicle ( 1 ) from a generator device in the rail vehicle ( 1 ) generated regenerative electrical energy; and at least one electrical interface ( 32 ) for the operable electrical connection of the energy storage module ( 3 ) with the rail vehicle ( 1 ), characterized in that - the at least one mechanical interface ( 31 ) and the at least one electrical interface ( 32 ) of the energy storage module ( 3 ) at least one mechanical interface and at least one electrical interface of a braking resistor ( 4 ) such that the energy storage module ( 3 ) directly substitute for the braking resistor ( 4 ) in the rail vehicle ( 1 ) and that - it is a self-sufficient energy supply device for self-supply of electrical consumers ( 34 ) in the energy storage module ( 3 ) from the electrical energy stored therein. Energiespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine mechanische Schnittstelle (31) des Energiespeichermoduls (3) gleich der zumindest einen mechanischen Schnittstelle des Bremswiderstands (4) ist.Energy storage module according to claim 1, characterized in that the at least one mechanical interface ( 31 ) of the energy storage module ( 3 ) equal to the at least one mechanical interface of the braking resistor ( 4 ). Energiespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektrische Schnittstelle (32) des Energiespeichermoduls (3) gleich der zumindest einen elektrischen Schnittstelle des Bremswiderstands (4) ist.Energy storage module according to claim 1, characterized in that the at least one electrical interface ( 32 ) of the energy storage module ( 3 ) equal to the at least one electrical interface of the braking resistor ( 4 ). Energiespeichermodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermodul (3) zusätzlich zu der zumindest einen elektrischen Schnittstelle (32) eine Datenbus-Schnittstelle (33) aufweist zum Datenaustausch zwischen zumindest einem Schienenfahrzeug-Steuergerät, das in dem Schienenfahrzeug (1) angeordnet ist, und zumindest einem Energiespeichermodul-Steuergerät (34), das in dem Energiespeichermodul (3) angeordnet ist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage module ( 3 ) in addition to the at least one electrical interface ( 32 ) a data bus interface ( 33 ) for exchanging data between at least one rail vehicle control unit that is in the rail vehicle ( 1 ), and at least one energy storage module control unit ( 34 ) stored in the energy storage module ( 3 ) is arranged. Energiespeichermodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Bremswiderstand (36) aufweist, wobei die aus der Energiespeichervorrichtung (35) und dem Bremswiderstand (36) gebildete Kombination in dem Energiespeichermodul (3) derart ausgelegt ist, dass durch sie ein in einem Schienenfahrzeug (1) bereits vorhandener Bremswiderstand zumindest teilweise ersetzbar ist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that it has a braking resistor ( 36 ), wherein the from the energy storage device ( 35 ) and the braking resistor ( 36 ) formed in the energy storage module ( 3 ) is designed in such a way that through it in a rail vehicle ( 1 ) already existing braking resistor is at least partially replaceable. Energiespeichermodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus der Energiespeichervorrichtung (35) und dem Bremswiderstand (36) derart schaltbar ausgelegt ist, dass der Bremswiderstand (36) bei Auftreten von Leistungsspitzen und/oder bei Erreichen eines vorbestimmten Ladezustands der Energiespeichervorrichtung (35) aktiviert wird.Energy storage module according to claim 5, characterized in that the combination of the energy storage device ( 35 ) and the braking resistor ( 36 ) is designed so switchable that the braking resistor ( 36 ) upon the occurrence of power peaks and / or upon reaching a predetermined state of charge of the energy storage device ( 35 ) is activated. Energiespeichermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Ladezustand ein vollständig geladener Zustand der Energiespeichervorrichtung (35) ist.Energy storage module according to claim 6, characterized in that the predetermined state of charge is a fully charged state of the energy storage device ( 35 ). Energiespeichermodul nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination aus der Energiespeichervorrichtung (35) und dem Bremswiderstand (36) derart schaltbar ausgelegt ist, dass die Energiespeichervorrichtung (35) manuell oder automatisch gesteuert über den Bremswiderstand (36) entladbar ist.Energy storage module according to one of claims 5 to 7, characterized in that the combination of the energy storage device ( 35 ) and the braking resistor ( 36 ) is designed so switchable that the energy storage device ( 35 ) manually or automatically controlled via the braking resistor ( 36 ) is dischargeable. Energiespeichermodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauraum des Energiespeichermoduls (3) eine maximale Größe eines Einbauraums eines in dem Schienenfahrzeug (1) bereits vorhandenen Bremswiderstands (4) aufweist.Energy storage module according to one of the preceding claims, characterized in that a space of the energy storage module ( 3 ) a maximum size of an installation space of a in the rail vehicle ( 1 ) already existing braking resistor ( 4 ) having.
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