DE102014224922A1 - Rail vehicle with electrical system, on-board battery and battery charger, and method for operating the rail vehicle - Google Patents

Rail vehicle with electrical system, on-board battery and battery charger, and method for operating the rail vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug, das Folgendes aufweist: • zumindest einen elektrischen Traktionsmotor (12), der während eines Traktionsbetriebes des Schienenfahrzeugs Traktion erzeugt und der während eines elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie erzeugt, • einen Traktionsstromrichter (11), der elektrisch mit dem Traktionsmotor (12) oder zumindest einem der Traktionsmotoren verbunden ist, • ein elektrisches Bordnetz (21), an das elektrische Verbraucher (10) des Schienenfahrzeugs angeschlossen sind, • einen Bordnetzstromrichter (4), der elektrisch und/oder induktiv mit dem Traktionsstromrichter (11) gekoppelt ist, so dass elektrische Energie von dem Traktionsstromrichter (11) zu dem Bordnetzstromrichter (4) und damit zu dem Bordnetz (21) übertragbar ist, • zumindest eine Bordnetzbatterie (9), die elektrisch mit dem Bordnetz (21) und dem Bordnetzstromrichter (4) verbunden ist, um Energie zu speichern und durch Entladung der Bordnetzbatterie (9) in das Bordnetz (21) einzuspeisen, • zumindest ein Batterieladegerät (30) zum Laden der Bordnetzbatterie (9), wobei das Batterieladegerät (30) in den Bordnetzstromrichter (4) integriert ist oder elektrisch mit dem Bordnetzstromrichter verbunden ist, • eine Batterieladegerät-Steuerung (31), die ausgestaltet ist, den elektrischen Bremsbetrieb und zumindest einen weiteren Betriebszustand des Schienenfahrzeuges zu erkennen und abhängig von einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs einen Ladevorgang des Batterieladegeräts (30) zu steuern und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Schienenfahrzeuges.The invention relates to a rail vehicle, comprising: at least one electric traction motor generating traction during a traction operation of the rail vehicle and generating electrical energy during an electric braking operation of the rail vehicle; a traction converter (11) electrically connected to the traction power converter Traction motor (12) or at least one of the traction motors is connected, • an electrical on-board network (21) to which the electrical load (10) of the rail vehicle are connected, • an on-board power converter (4) which is electrically and / or inductively connected to the traction converter (11 ) is coupled so that electrical energy from the traction converter (11) to the electrical system converter (4) and thus to the electrical system (21) is transferable, • at least one electrical system battery (9), which is electrically connected to the electrical system (21) and the electrical system converter (4) is connected to store energy and by discharging the electrical system b at least one battery charger (30) for charging the onboard power supply battery (9), wherein the battery charger (30) is integrated in the onboard power converter (4) or is electrically connected to the onboard power converter, a battery charger controller (31) configured to detect the electric brake operation and at least one further operating condition of the rail vehicle and to control a charging operation of the battery charger (30) depending on a detected operating condition of the rail vehicle and a method of operating such a rail vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit zumindest einem elektrischen Traktionsmotor, der während eines Traktionsbetriebes des Schienenfahrzeugs Traktion erzeugt und der während eines elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie erzeugt. Ein Traktionsstromrichter ist elektrisch mit dem Traktionsmotor oder zumindest einem der Traktionsmotoren verbunden. An ein elektrisches Bordnetz sind elektrische Verbraucher des Schienenfahrzeugs angeschlossen. Ein Bordnetzstromrichter ist elektrisch und/oder induktiv mit dem Traktionsstromrichter gekoppelt, so dass elektrische Energie von dem Traktionsstromrichter zu dem Bordnetzstromrichter übertragbar ist. Zumindest eine Bordnetzbatterie ist elektrisch mit dem Bordnetz und dem Bordnetzstromrichter verbunden, um Energie zu speichern und durch Entladung der Bordnetzbatterie in das Bordnetz einzuspeisen. Zumindest ein Batterieladegerät ist zum Laden der Bordnetzbatterie vorhanden, wobei das Batterieladegerät in den Bordnetzstromrichter integriert ist oder elektrisch mit dem Bordnetzstromrichter verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Schienenfahrzeugs. The invention relates to a rail vehicle with at least one electric traction motor, which generates traction during a traction operation of the rail vehicle and which generates electrical energy during an electrical braking operation of the rail vehicle. A traction converter is electrically connected to the traction motor or at least one of the traction motors. To an electrical system electrical consumers of the rail vehicle are connected. An on-board power converter is electrically and / or inductively coupled to the traction converter, so that electrical energy can be transmitted from the traction converter to the onboard power converter. At least one electrical system battery is electrically connected to the electrical system and the onboard power converter to store energy and feed by discharging the electrical system battery in the electrical system. At least one battery charger is available for charging the vehicle electrical system battery, wherein the battery charger is integrated in the onboard power converter or is electrically connected to the onboard power converter. The invention further relates to a method for operating such a rail vehicle.

Bordnetze von Schienenfahrzeugen versorgen elektrische Verbraucher wie Beleuchtung, Informationssysteme für Passagiere, Heizung und Klimaanlage. Es können aber auch nicht nur für den Komfort von Passagieren vorgesehene elektrische Verbraucher, sondern auch sogenannte Nebenbetriebe wie Türsteuerungen, Türantriebe und Einrichtungen für den Fahrerstand oder für den Betrieb der Fahrzeugsteuerung aus dem Bordnetz versorgt werden. Dagegen werden Traktionsmotoren nicht direkt aus dem Bordnetz mit Energie versorgt. Der oder die Bordnetzstromrichter ist/sind elektrisch zwischen den oder die Traktionsstromrichter und das Bordnetz geschaltet. Je nach Auslegung des Fahrzeugs hat das Bordnetz eine niedrigere oder höhere Nennspannung, z.B. von 24 Volt oder 110 Volt. Es kommen jedoch auch kaskadierte Bordnetze vor, die in verschiedenen Bereichen bei unterschiedlichen Spannungen betrieben werden. Bei dem Bordnetz kann es sich um ein Gleichspannungsnetz und/oder ein Wechselspannungsnetz handeln. Dagegen werden die elektrischen Anschlüsse des Traktionsstromrichters auf der dem Traktionsmotor entgegengesetzten Seite des Stromrichters typischerweise bei erheblich höheren Spannungen von z.B. 750 Volt als das Bordnetz betrieben. Je nach Art der Energieversorgung für das Schienenfahrzeug und je nach Art des Bordnetzes kann es sich bei dem Bordnetzstromrichter z.B. um einen Gleichspannungswandler oder um einen Gleichrichter handeln. Z.B. im Fall einer an einem Wechselspannungsfahrdraht betriebenen Lokomotive kann der Bordnetzstromrichter an eine Wicklung auf der Sekundärseite des Haupttransformators angeschlossen sein, dessen Primärseite an das fahrzeugexterne Energieversorgungsnetz für Schienenfahrzeuge angeschlossen ist. An eine andere Wicklung oder an eine größere Induktivität auf der Sekundärseite des Haupttransformators kann über einen Traktionsgleichrichter und einen Gleichspannungszwischenkreis der Traktionsstromrichter als Umrichter angeschlossen sein. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Art von Bordnetzstromrichtern, Traktionsstromrichtern und Fahrzeugenergieversorgung beschränkt. Sie ist z.B. auch für dieselelektrische Lokomotiven anwendbar. In allen Fällen jedoch besteht die Möglichkeit, im elektrischen Bremsbetrieb von dem oder den Traktionsmotoren generierte elektrische Energie über den Traktionsstromrichter und den Bordnetzumrichter in das Bordnetz einzuspeisen. Rail vehicles of rail vehicles supply electrical consumers such as lighting, information systems for passengers, heating and air conditioning. But it can also be supplied not only for the comfort of passengers provided electrical loads, but also so-called ancillary operations such as door controls, door drives and facilities for the driver's cab or for the operation of the vehicle control from the electrical system. In contrast, traction motors are not supplied directly from the electrical system with energy. The one or more on-board power converter is / are electrically connected between the or the traction converter and the electrical system. Depending on the design of the vehicle, the electrical system has a lower or higher rated voltage, e.g. of 24 volts or 110 volts. However, there are also cascaded electrical systems, which are operated in different areas at different voltages. The vehicle electrical system can be a DC voltage network and / or an AC voltage network. On the other hand, the electrical connections of the traction converter on the side of the converter opposite the traction motor are typically at considerably higher voltages of e.g. 750 volts operated as the electrical system. Depending on the type of power supply for the rail vehicle and depending on the type of vehicle electrical system, the on-board power converter can be used, for example. to act a DC-DC converter or a rectifier. For example, in the case of a powered on a Wechselspannungsfahrdraht locomotive of the electrical system converter can be connected to a winding on the secondary side of the main transformer, whose primary side is connected to the vehicle external power supply network for rail vehicles. To another winding or to a larger inductance on the secondary side of the main transformer can be connected via a traction rectifier and a DC voltage intermediate circuit of the traction converter as a converter. The invention is not limited to any particular type of on-board power converters, traction converters and vehicle power supply. It is e.g. also applicable to diesel-electric locomotives. In all cases, however, it is possible to feed electrical energy generated by the one or more traction motors in the electric braking operation via the traction converter and the auxiliary power converter in the electrical system.

Bordnetzbatterien, die elektrisch an das Bordnetz angeschlossen sind, ermöglichen eine Energiespeicherung und können z.B. bei temporärem Ausfall des fahrzeugexternen Energieversorgungsnetzes oder bei kurzzeitiger Abkopplung des Fahrzeugs von dem externen Energieversorgungsnetz den Energiebedarf der an das Bordnetz angeschlossenen Verbraucher decken. Während des normalen Traktionsbetriebes, in dem das Fahrzeug aus dem externen Energieversorgungsnetz oder von einer Motor-/ Generatoreinheit mit Energie versorgt wird, ist es üblich, Energie über den Bordnetzstromrichter in das Bordnetz einzuspeisen. Diese Betriebsphasen, aber auch der elektrische Bremsbetrieb können dazu genutzt werden, die Bordnetzbatterie zu laden. Hierzu können Batterieladegeräte zum Einsatz kommen, die entsprechend einem Ladeverfahren abhängig vom Ladezustand der Bordnetzbatterie die elektrische Ladespannung und optional auch den Ladestrom steuern. Das Ladeverfahren ist fest vorgegeben und wird z.B. durch Software einer computergestützten Batterieladegerät-Steuerung gesteuert. On-board batteries, which are electrically connected to the electrical system, enable energy storage and can be used e.g. in case of temporary failure of the vehicle external power supply network or short-term decoupling of the vehicle from the external power grid to meet the energy needs of consumers connected to the electrical system. During normal traction operation in which the vehicle is supplied with energy from the external energy supply network or from a motor / generator unit, it is customary to feed energy via the on-board power converter converter into the vehicle electrical system. These operating phases, but also the electric braking operation can be used to charge the onboard power supply battery. For this purpose, battery chargers can be used, which control according to a charging method depending on the state of charge of the electrical system battery, the electrical charging voltage and optionally also the charging current. The charging method is fixed and is used e.g. controlled by software of a computerized battery charger control.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, bei dessen Betrieb Energie effektiv genutzt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Betriebsverfahren anzugeben. It is an object of the present invention to provide a rail vehicle of the type mentioned, in the operation of which energy can be used effectively. Another object of the invention is to provide a corresponding operating method.

Üblich ist es, den zumindest einen Traktionsmotor des Fahrzeugs im elektrischen Bremsbetrieb als Generator zu betreiben, sodass elektrische Energie erzeugt wird. Wenn das Schienenfahrzeug an ein externes Energieversorgungsnetz angeschlossen ist und in dem Netzabschnitt, in dem sich das Schienenfahrzeug befindet, ein Abnehmer für die Energie vorhanden ist, kann die generierte elektrische Energie in das externe Energieversorgungsnetz eingespeist werden. Andernfalls wird über längere Zeiträume betrachtet die vom Traktionsmotor erzeugte elektrische Energie zu einem geringen Anteil in das Bordnetz eingespeist und überwiegend über Bremswiderstände in Wärme umgewandelt. Dadurch wird gesichert, dass der elektrische Bremsbetrieb immer zu Verfügung steht. It is customary to operate the at least one traction motor of the vehicle in electric braking operation as a generator, so that electrical energy is generated. If the rail vehicle is connected to an external energy supply network and there is a consumer for the energy in the network section in which the rail vehicle is located, the generated electrical energy can be fed into the external energy supply network. Otherwise, viewed over long periods, the electrical energy generated by the traction motor is fed to a small proportion in the electrical system and predominantly over Braking resistors converted into heat. This ensures that the electrical braking operation is always available.

Gemäß einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung wird die Bordnetzbatterie außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs nicht oder nur in geringerem Maße geladen, als es bei Umsetzung eines einzigen vorgegebenen Ladeverfahrens der Fall ist. Insbesondere wird die Bordnetzbatterie außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes nur dann geladen, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, z.B. die Menge der in der Fahrzeugbatterie gespeicherten elektrischen Energie kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Dadurch kann besser gewährleistet werden, dass eine Mindestmenge an Energie aus der Fahrzeugbatterie entnommen werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das externe Netz oder der Verbrennungsmotor zeitweise nicht zur Verfügung steht. According to one aspect of the present invention, the onboard power supply battery is not charged or only to a lesser extent outside of the electrical braking operation of the rail vehicle than is the case when implementing a single predetermined charging method. In particular, the vehicle electrical system battery is charged outside the electric braking operation only if a predetermined condition is met, e.g. the amount of electric energy stored in the vehicle battery is less than a predetermined threshold. This can better ensure that a minimum amount of energy can be removed from the vehicle battery. This is particularly advantageous if the external network or the internal combustion engine is temporarily unavailable.

Unter der Menge wird auch ein relativer (zum Beispiel prozentualer) Wert im Verhältnis zu der maximal in der Bordnetzbatterie gespeicherten Energie verstanden. In der Praxis wird die gespeicherte Menge an Energie bzw. die noch maximal aufnehmbare Energie häufig geschätzt oder indirekt über die Messung von elektrischen Größen wie Ladestrom, Entladestrom, Batteriespannung und/oder Innenwiderstand der Batterie bestimmt. Auch die Prüfung, ob die in der Bordnetzbatterie gespeicherte Energiemenge unterhalb des Grenzwertes oder oberhalb des Grenzwertes liegt, kann daher indirekt gemessen oder geschätzt werden. The quantity is also understood to mean a relative (for example percentage) value in relation to the maximum energy stored in the onboard power supply battery. In practice, the stored amount of energy or the maximum absorbable energy is often estimated or determined indirectly via the measurement of electrical variables such as charging current, discharge current, battery voltage and / or internal resistance of the battery. The test whether the amount of energy stored in the electrical system battery is below the limit value or above the limit value can therefore also be measured or estimated indirectly.

Da die Bordnetzbatterie außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes nicht oder nur in geringem Maße geladen wird, steht im zeitlichen Mittel während des elektrischen Bremsbetriebes eine erheblich größere Speicherkapazität zu Verfügung. Die von dem zumindest einen Traktionsmotor generierte elektrische Energie kann daher zu einem höheren Anteil in die Bordnetzbatterie geladen und später genutzt werden. Dadurch kann insbesondere der Anteil der generierten elektrischen Energie, der über Bremswiderstände in Wärme umgewandelt wird, reduziert werden. Die Einspeisung der erzeugten elektrischen Energie in das Stromversorgungsnetz (soweit vorhanden) kann gegenüber dem Betrieb mit fest vorgegebenem und Betriebszustand-unabhängigem Ladeverfahren unverändert oder in veränderter Weise durchgeführt werden. Z.B. kann selbst dann, wenn in demselben Bereich des Energieversorgungsnetzes ein Abnehmer zur Verfügung steht, nicht die ganze generierte elektrische Energie in das Versorgungsnetz eingespeist wird, sondern z.B. wenn der vorgegebene Grenzwert für die bereits gespeicherte Energiemenge oder ein anderer vorgegebener Grenzwert für die bereits gespeicherte Energiemenge unterschritten wird, zumindest zeitweise die ganze generierte elektrische Energie oder ein Teil davon zum Laden der Bordnetzbatterie verwendet werden. Insgesamt wird somit die im elektrischen Bremsbetrieb erzeugte elektrische Energie effektiver genutzt als bei einem einzigen fest vorgegebenen Ladeverfahren, das unabhängig vom Betriebszustand ausgeführt wird. Since the electrical system battery is not charged or only to a small extent outside of the electrical braking operation, a significantly larger storage capacity is available in the time average during the electric braking operation. The generated by the at least one traction motor electrical energy can therefore be charged to a higher proportion in the electrical system battery and used later. As a result, in particular the proportion of the generated electrical energy, which is converted into heat via braking resistors, can be reduced. The feeding of the generated electrical energy into the power supply network (if present) can be carried out unchanged or in a modified manner compared to the operation with fixed preset and operating state-independent charging method. For example, For example, even if a customer is available in the same area of the power grid, not all of the generated electrical energy is fed into the grid, but e.g. if the predetermined limit value for the already stored amount of energy or another predetermined limit value for the already stored amount of energy is exceeded, at least temporarily the whole generated electrical energy or a part thereof for charging the vehicle electrical system battery can be used. Overall, the electrical energy generated in the electric braking operation is thus used more effectively than in a single fixed charging method, which is performed independently of the operating state.

Insbesondere wird ein Schienenfahrzeug vorgeschlagen, das aufweist:

  • • zumindest einen elektrischen Traktionsmotor, der während eines Traktionsbetriebes des Schienenfahrzeugs Traktion erzeugt und der während eines elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie erzeugt,
  • • einen Traktionsstromrichter, der elektrisch mit dem Traktionsmotor oder zumindest einem der Traktionsmotoren verbunden ist,
  • • ein elektrisches Bordnetz, an das elektrische Verbraucher des Schienenfahrzeugs angeschlossen sind,
  • • einen Bordnetzstromrichter, der elektrisch und/oder induktiv mit dem Traktionsstromrichter gekoppelt ist, so dass elektrische Energie von dem Traktionsstromrichter zu dem Bordnetzstromrichter und damit zu dem Bordnetz übertragbar ist,
  • • zumindest eine Bordnetzbatterie, die elektrisch mit dem Bordnetz und dem Bordnetzstromrichter verbunden ist, um Energie zu speichern und durch Entladung der Bordnetzbatterie in das Bordnetz einzuspeisen,
  • • zumindest ein Batterieladegerät zum Laden der Bordnetzbatterie, wobei das Batterieladegerät in den Bordnetzstromrichter integriert ist oder elektrisch mit dem Bordnetzstromrichter verbunden ist,
  • • eine Batterieladegerät-Steuerung, die ausgestaltet ist, den elektrischen Bremsbetrieb und zumindest einen weiteren Betriebszustand des Schienenfahrzeuges zu erkennen und abhängig von einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs einen Ladevorgang des Batterieladegeräts zu steuern.
In particular, a rail vehicle is proposed which comprises:
  • At least one electric traction motor which generates traction during a traction operation of the rail vehicle and which generates electrical energy during an electric braking operation of the rail vehicle,
  • A traction converter electrically connected to the traction motor or at least one of the traction motors;
  • An electrical vehicle electrical system to which the electrical consumers of the rail vehicle are connected,
  • An on-board power converter, which is electrically and / or inductively coupled to the traction converter, so that electrical energy can be transmitted from the traction converter to the on-board power converter converter and thus to the vehicle electrical system,
  • At least one onboard power supply battery, which is electrically connected to the electrical system and the on-board power converter, in order to store energy and to feed it into the vehicle electrical system by discharging the onboard power supply battery,
  • At least one battery charger for charging the onboard power supply battery, wherein the battery charger is integrated in the on-board power converter or is electrically connected to the onboard power converter,
  • A battery charger controller that is configured to detect the electrical braking operation and at least one further operating state of the rail vehicle and to control a charging process of the battery charger depending on a detected operating state of the rail vehicle.

Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs vorgeschlagen, wobei:

  • • zumindest ein elektrischer Traktionsmotor während eines Traktionsbetriebes des Schienenfahrzeugs Traktion erzeugt und während eines elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie erzeugt,
  • • im elektrischen Bremsbetrieb und im Traktionsbetrieb in Kombination mit dem Traktionsmotor oder mit zumindest einem der Traktionsmotoren ein Traktionsstromrichter betrieben wird,
  • • ein elektrisches Bordnetz betrieben wird, um elektrische Verbraucher des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen,
  • • in Kombination mit dem elektrischen Bordnetz ein Bordnetzstromrichter betrieben wird, zu dem während des Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie von dem Traktionsstromrichter übertragen wird,
  • • in Kombination mit dem Bordnetz zumindest eine Bordnetzbatterie betrieben wird, die Energie speichert und in das Bordnetz einspeist,
  • • zum Laden der Bordnetzbatterie zumindest ein Batterieladegerät betrieben wird,
  • • eine Batterieladegerät-Steuerung den elektrischen Bremsbetrieb und zumindest einen weiteren Betriebszustand des Schienenfahrzeuges erkennt und abhängig von einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs einen Ladevorgang des Batterieladegeräts steuert.
Furthermore, a method for operating a rail vehicle is proposed, wherein:
  • At least one electric traction motor generates traction during a traction operation of the rail vehicle and generates electrical energy during an electric braking operation of the rail vehicle,
  • A traction converter is operated in electric braking mode and in traction mode in combination with the traction motor or with at least one of the traction motors,
  • An electric vehicle network is operated in order to supply electric consumers of the rail vehicle with electrical energy,
  • • In combination with the electrical system, an on-board power converter is operated, to which electrical energy is transmitted from the traction converter during braking operation of the rail vehicle,
  • At least one on-board battery is operated in combination with the electrical system, which stores energy and feeds into the electrical system,
  • • at least one battery charger is operated to charge the vehicle power supply battery,
  • A battery charger controller detects the electric brake operation and at least one further operating state of the rail vehicle and controls a charging process of the battery charger depending on a detected operating state of the rail vehicle.

Die Bordnetzbatterie ist von einer Traktionsbatterie zu unterscheiden, die optional zusätzlich vorhanden sein kann. Im Gegensatz zu der Bordnetzbatterie ist die Traktionsbatterie nicht über den Bordnetzstromrichter mit dem Traktionsstromrichter verbunden. Vielmehr kann die Traktionsbatterie zum Beispiel über einen Ladesteller mit dem Traktionsstromrichter verbunden sein. Sie bietet zusätzlich zu der Bordnetzbatterie die Möglichkeit, im elektrischen Bremsbetrieb Energie zu speichern. The onboard power supply battery is to be distinguished from a traction battery, which may optionally be additionally present. In contrast to the on-board battery, the traction battery is not connected via the on-board power converter to the traction converter. Rather, the traction battery can be connected, for example via a charging plate with the traction converter. In addition to the on-board battery, it also offers the option of storing energy during electric braking.

Die Bordnetzbatterie kann aus einer Einheit oder einer Mehrzahl von getrennten Einheiten bestehen, die von dem selben Batterieladegerät geladen und entladen werden. Ferner kann eine Mehrzahl von Batterieladegeräten vorhanden sein, die dieselbe Bordnetzbatterie-Einheit oder getrennte Einheiten laden und entladen. Grundsätzlich können verschiedene Einheiten der Bordnetzbatterie auf unterschiedliche Weise geladen und entladen werden, zum Beispiel so dass der Ladezustand der Einheiten verschieden ist oder zumindest verschieden sein kann. Bevorzugt wird jedoch, dass mehrere Einheiten so geladen und entladen werden, dass sie denselben Ladezustand haben. The onboard power supply battery may consist of one or a plurality of separate units that are charged and discharged by the same battery charger. Further, there may be a plurality of battery chargers that charge and discharge the same on-board battery unit or separate units. In principle, different units of the vehicle electrical system battery can be charged and discharged in different ways, for example so that the state of charge of the units is different or at least may be different. However, it is preferred that a plurality of units be charged and discharged so that they have the same state of charge.

Insbesondere können der Bordnetzstromrichter und der Traktionsstromrichter über einen Gleichspannungszwischenkreis elektrisch miteinander gekoppelt sein. Dies gilt sowohl dann, wenn die Energiequelle für den Betrieb des Schienenfahrzeugs eine Verbrennungsmotor-Generator Kombination ist, wie zum Beispiel bei einer dieselelektrischen Lokomotive, als auch dann, wenn das Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie aus einem externen Versorgungsnetz versorgt wird, zum Beispiel über eine Oberleitung oder eine Stromschiene. In particular, the on-board power converter and the traction converter can be electrically coupled to one another via a DC voltage intermediate circuit. This applies both when the energy source for the operation of the rail vehicle is an internal combustion engine-generator combination, as for example in a diesel-electric locomotive, and when the rail vehicle is supplied with electrical energy from an external supply network, for example via a catenary or a power rail.

Insbesondere kann die Batterieladegerät-Steuerung ausgestaltet sein, vor oder während des elektrischen Bremsbetriebes zu erkennen, ob die Bordnetzbatterie während des elektrischen Bremsbetriebes mit der von dem Traktionsmotor erzeugten elektrischen Energie zu laden ist. Zum Beispiel kann die Batterieladegerät-Steuerung feststellen, ob von dem zumindest einen Traktionsmotor erzeugte elektrische Energie vollständig oder teilweise in ein Fahrzeug-externes Versorgungsnetz einzuspeisen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterieladegerät-Steuerung die oben bereits erwähnte Prüfung durchführen oder das entsprechende Prüfungsergebnis von einer anderen Einrichtung erhalten, ob der vorgegebene Grenzwert für die bereits gespeicherte Energie oder ein anderer vorgegebener Grenzwert für die bereits gespeicherte Energie unterschritten wird. Der andere vorgegebene Grenzwert, und somit ein zweiter vorgegebener Grenzwert, liegt insbesondere oberhalb des ersten vorgegebenen Grenzwertes, bei dessen Unterschreiten auch außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes Energie in die Bordnetzbatterie eingespeist wird. Ferner kann der höhere Grenzwert unterhalb des Wertes für die vollgeladene Bordnetzbatterie liegen. Dies hat den Vorteil, dass während eines späteren elektrischen Bremsbetriebes noch Energie in die Bordnetzbatterie eingespeichert werden kann, z.B. für den Fall, dass andere Senken (z.B. das externe Versorgungsnetz und Bremswiderstände) nicht zur Verfügung stehen. Der obere Grenzwert kann aber alternativ dem vollgeladenen Zustand der Bordnetzbatterie entsprechen. In diesem Fall wird die im elektrischen Bremsbetrieb generierte elektrische Energie so weit wie möglich in die Bordnetzbatterie geladen. In particular, the battery charger control can be configured to detect before or during the electric braking operation, whether the electrical system battery is to be charged during the electric braking operation with the electrical energy generated by the traction motor. For example, the battery charger controller may determine whether electrical energy generated by the at least one traction motor is to be fully or partially input to a vehicle-external utility grid. Alternatively or additionally, the battery charger control can perform the above-mentioned test or receive the corresponding test result from another device, whether the predetermined limit value for the already stored energy or another predetermined limit value for the already stored energy is exceeded. The other predetermined limit value, and thus a second predetermined limit value, lies in particular above the first predetermined limit value, below which energy is fed into the vehicle electrical system battery even outside of the electrical braking operation. Furthermore, the higher limit value may be below the value for the fully charged vehicle electrical system battery. This has the advantage that energy can still be stored in the vehicle electrical system battery during a later electric braking operation, e.g. in the event that other sinks (such as the external supply network and braking resistors) are not available. However, the upper limit value can alternatively correspond to the fully charged state of the vehicle electrical system battery. In this case, the electrical energy generated in the electric braking operation is charged as much as possible in the electrical system battery.

Zweckmäßigerweise berücksichtigt die Batterieladegerät-Steuerung bei der Steuerung des Batterie-Ladevorganges die Batterietemperatur, welche insbesondere mit zumindest einem Temperatursensor gemessen wird. Dies betrifft insbesondere sowohl die Batterieladung während des elektrischen Bremsbetriebes als auch die Batterieladung außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes. Zum Beispiel wird von dem Hersteller der Batterie eine dem Batterietyp und den Betriebsbedingungen der Batterie entsprechende Ladekennlinie zur Verfügung gestellt, durch die die maximale Ladespannung in Abhängigkeit von der Batterietemperatur vorgegeben ist. Insbesondere steuert die Batterieladegerät-Steuerung den Ladevorgang in der Weise, dass die Batteriespannung, welche der momentanen Batterietemperatur zugeordnet ist, nicht überschritten wird. Vorzugsweise liegt die Ladespannung kontinuierlich unterhalb der durch die Ladekennlinie vorgegebenen maximalen Ladespannung. Ein solches Überschreiten könnte zu einem zu hohen Ladestrom führen, der wiederum zu einer zu hohen Betriebstemperatur und gegebenenfalls zu einer Schädigung der Batterie führen könnte. Conveniently, the battery charger control takes into account the battery temperature when controlling the battery charging process, which is measured in particular with at least one temperature sensor. This concerns in particular both the battery charge during the electric braking operation and the battery charge outside the electric braking operation. For example, the battery manufacturer provides a charging characteristic curve corresponding to the battery type and the operating conditions of the battery, by means of which the maximum charging voltage is predetermined as a function of the battery temperature. In particular, the battery charger controller controls the charging process so that the battery voltage associated with the current battery temperature is not exceeded. Preferably, the charging voltage is continuously below the predetermined by the charging characteristic maximum charging voltage. Such exceeding could result in too high a charging current, which in turn could lead to too high an operating temperature and possibly damage to the battery.

Die Erkennung, ob die Bordnetzbatterie während des elektrischen Bremsbetriebes zu laden ist, kann vor oder während des elektrischen Bremsbetriebes durchgeführt werden. Die Erkennung vor dem elektrischen Bremsbetrieb hat den Vorteil, dass die Ladung der Bordnetzbatterie ohne Zeitverzögerung bereits zu Beginn des elektrischen Bremsbetriebes beginnen kann. Vorzugsweise wird auch während des elektrischen Bremsbetriebes geprüft und erkannt, ob die Bordnetzbatterie zu laden ist. The detection of whether the vehicle electrical system battery is to be charged during the electric braking operation, before or during the electric braking operation can be performed. The detection before the electric braking operation has the advantage that the charge of the on-board battery without Time delay can already begin at the beginning of the electric braking operation. Preferably, it is also checked and detected during the electric braking operation, whether the onboard power supply battery is to be charged.

Die Batterieladegerät-Steuerung kann ausgestaltet sein, einen Ladezustand der Bordnetzbatterie zu erkennen und abhängig von dem erkannten Ladezustand und abhängig von dem aktuellen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs zu entscheiden, ob die Bordnetzbatterie zu laden ist. The battery charger controller can be configured to detect a state of charge of the vehicle electrical system battery and to decide depending on the detected state of charge and depending on the current operating state of the rail vehicle, whether the onboard power supply battery is to charge.

Insbesondere werden die Batterietemperatur, die über die Bordnetzbatterie abfallende elektrische Spannung und der elektrische Strom zu und von der Bordnetzbatterie wiederholt oder kontinuierlich gemessen und die Messergebnisse der Steuerung zugeführt. Insbesondere kann die Steuerung daher die Spannung und den Strom gemäß einem vorgegebenen Ladeverfahren regeln. Dabei kann die Steuerung den Ladezustand berechnen oder Informationen darüber von einer anderen Berechnungseinrichtung erhalten. Häufig kann der Ladezustand nicht exakt berechnet werden. Zwar kann optional der Innenwiderstand der Batterie bestimmt werden. Jedoch sind sämtliche Messungen Messtoleranzen unterworfen und kann der Ladezustand daher nur innerhalb einer resultierenden Toleranz berechnet werden. Wenn der Ladestrom über einen Zeitraum vorgegebener Länge unterhalb eines Grenzwertes von z. B. 1 A liegt, kann die Batterieladegerät-Steuerung den Schluss ziehen, dass die Bordnetzbatterie voll aufgeladen ist. Für die weitere Steuerung der Batterieladung und -Entladung steht ihr dann ein besserer Wert für den Ladezustand zur Verfügung. In particular, the battery temperature, the voltage dropping over the electrical system battery electrical voltage and the electrical current to and from the electrical system battery repeatedly or continuously measured and fed the measurement results of the controller. In particular, the controller can therefore regulate the voltage and the current according to a predetermined charging method. In this case, the controller can calculate the state of charge or obtain information about it from another calculation device. Often, the state of charge can not be calculated exactly. Although optional, the internal resistance of the battery can be determined. However, all measurements are subject to measurement tolerances and therefore the state of charge can only be calculated within a resulting tolerance. If the charging current over a period of predetermined length below a limit of z. B. 1 A, the battery charger control can draw the conclusion that the electrical system battery is fully charged. For further control of the battery charge and discharge is then a better value for the state of charge available.

In der Praxis kommt es allerdings regelmäßig vor, dass die Ladekapazität der Batterie im Laufe der Zeit abnimmt. Vorzugsweise führt die Batterieladegerät-Steuerung den Ladevorgang abhängig von einem einstellbaren, z. B. zeitabhängigen Parameter aus, durch den oder durch dessen Einstellung die Verringerung der Energiespeicherkapazität kompensiert wird. Zum Beispiel erhält die Batterieladegerät-Steuerung diese Information über die Informationsverbindung, über welche sie auch weitere Informationen, zum Beispiel über den Betriebszustand, erhält. In practice, however, it happens regularly that the charging capacity of the battery decreases over time. Preferably, the battery charger control performs the charging process depending on an adjustable, z. As time-dependent parameters, by the or by its setting, the reduction of the energy storage capacity is compensated. For example, the battery charger controller receives this information via the information link via which it also receives further information, for example about the operating state.

Mit dem Begriff „Betriebszustand“ werden Zustände des Schienenfahrzeugs bezeichnet, die sich auf die elektrische Versorgung innerhalb des Schienenfahrzeugs beziehen. Einer dieser Betriebszustände ist der elektrische Bremsbetrieb. Optional kann aber auch zwischen verschiedenen Betriebszuständen unterschieden werden, in denen der zumindest eine Traktionsmotor elektrische Energie erzeugt. In einem ersten solchen Betriebszustand steht zum Beispiel das externe Energieversorgungsnetz für die Aufnahme von elektrischer Energie zur Verfügung, in einem zweiten solchen Betriebszustand dagegen nicht. Ferner können sich verschiedene Betriebszustände dadurch unterscheiden, dass der Ladezustand der Fahrzeugbatterie verschieden ist und/oder ein größerer oder kleinerer elektrischer Leistungsbedarf durch die an das Bordnetz angeschlossenen elektrischen Verbraucher besteht, z. B. wieviel Leistung Beleuchtung, Klimaanlage und Gerätesteuerungen benötigen. The term "operating state" refers to states of the rail vehicle that relate to the electrical supply within the rail vehicle. One of these operating states is the electric brake operation. Optionally, however, it is also possible to distinguish between different operating states in which the at least one traction motor generates electrical energy. In a first such operating state, for example, the external power supply network is available for receiving electrical energy, but not in a second such operating state. Furthermore, different operating conditions may differ in that the state of charge of the vehicle battery is different and / or a greater or smaller electrical power demand by the electrical consumers connected to the electrical system, eg. B. how much power lighting, air conditioning and device controls need.

Wie oben bereits angedeutet, kann die Batterieladegerät-Steuerung ausgestaltet sein, die Bordnetzbatterie in einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs, der nicht der elektrische Bremsbetrieb ist, nur dann zu laden (d.h. das Batterieladegerät nur dann so zu steuern, dass die Bordnetzbatterie geladen wird), wenn die Menge der in der Bordnetzbatterie gespeicherten Energie kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, jedoch die Bordnetzbatterie während des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs auch dann zu laden, wenn die Menge der in der Bordnetzbatterie gespeicherten Energie größer als der vorgegebene Grenzwert ist. Auf diese Weise kann aber erreicht werden, dass die außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes in der Bordnetzbatterie vorhandene Energiemenge für einen Notbetrieb ausreicht. As already indicated above, the battery charger control can be configured to only charge the vehicle electrical system battery in a recognized operating state of the rail vehicle, which is not the electric brake operation (ie only to control the battery charger so that the vehicle electrical system battery is charged), if the amount of stored energy in the electrical system battery is less than a predetermined limit, but to charge the vehicle electrical system battery during the electrical braking operation of the rail vehicle even if the amount of energy stored in the electrical system battery is greater than the predetermined limit. In this way, however, it can be achieved that the amount of energy available outside the electrical brake operation in the vehicle electrical system battery is sufficient for an emergency operation.

Alternativ kann die Batterieladegerät-Steuerung ausgestaltet sein, die Bordnetzbatterie außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs nicht zu laden (d.h. das Batterieladegerät nicht so zu steuern, dass die Bordnetzbatterie geladen wird), jedoch die Bordnetzbatterie während des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs zu laden. Optional kann das Laden von der Erfüllung weiterer Bedingungen abhängen, auf die bereits eingegangen wurde. Alternatively, the battery charger controller may be configured not to charge the on-board battery outside of the electrical braking operation of the rail vehicle (i.e., not to control the battery charger to charge the on-board battery), but to charge the on-board battery during the electrical braking operation of the rail vehicle. Optionally, loading may depend on satisfaction of other conditions already discussed.

Insbesondere kann, abhängig von dem erkannten Betriebszustand, die an der Bordnetzbatterie anliegende elektrische Spannung von der Batterieladegerät-Steuerung eingestellt werden. Zum Beispiel wird im elektrischen Bremsbetrieb bei gleichem Ladezustand der Bordnetzbatterie wie außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes eine höhere elektrische Spannung eingestellt. Diese höhere elektrische Spannung führt dazu, dass die Bordnetzbatterie während des elektrischen Bremsbetriebes mit der von dem zumindest einen Traktionsmotor erzeugten elektrischen Energie oder Leistung geladen wird. Außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes kann die eingestellte elektrische Spannung so niedrig sein, dass die Bordnetzbatterie bei geringerer Spannung geladen wird oder so niedrig sein, dass sie nicht geladen wird. In particular, depending on the detected operating state, the voltage applied to the electrical system battery electrical voltage can be adjusted by the battery charger control. For example, a higher electrical voltage is set in the electric braking operation at the same state of charge of the electrical system battery as outside the electrical braking operation. This higher electrical voltage causes the vehicle electrical system battery is charged during the electric braking operation with the electrical energy or power generated by the at least one traction motor. Outside of the electrical braking operation, the set voltage can be so low that the on-board battery is charged at a lower voltage or so low that it is not charged.

Das Einstellen der zwischen den Anschlüssen der Bordnetzbatterie anliegenden elektrischen Lade- oder Entladespannung wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Bordnetzstromrichter oder ein separates Batterieladegerät, welches als Ladesteller ausgeführt ist und wie auch ein Bordnetzstromrichter steuerbare, und somit ein- und ausschaltbare elektrische Schalter (in der Praxis Halbleiterschalter), aufweist, so betrieben wird, dass sich die gewünschte einzustellende elektrische Spannung ergibt. Wenn die Batterie nicht geladen werden soll, kann insbesondere der Betrieb des Bordnetzstromrichters oder Ladestellers gestoppt werden, sodass kein Ladestrom fließt und die Spannung an den Anschlüssen der Batterie allein durch den Ladezustand der Batterie bestimmt ist. In diesem Fall fließt bei Bedarf an elektrischer Energie aus der Bordnetzbatterie ein Entladestrom in das Bordnetz. Setting the applied between the terminals of the electrical system battery electrical charging or discharging voltage is achieved in particular by the fact that the electrical system converter or a separate battery charger, which is designed as a charger and as well as an on-board power converter controllable, and thus switched on and off electrical switch (in practice semiconductor switch), is operated so that there is the desired voltage to be set. In particular, when the battery is not to be charged, the operation of the on-board power converter or charging plate may be stopped, so that no charging current flows and the voltage at the terminals of the battery is determined solely by the state of charge of the battery. In this case, when required for electrical energy from the electrical system battery discharging current flows into the electrical system.

Die Steuerung des Batterie-Ladegeräts kann eine von der zentralen Fahrzeugsteuerung separate Steuerung sein oder durch die zentrale Fahrzeugsteuerung realisiert sein. In beiden Fällen erkennt die Ladegerät-Steuerung den Betriebszustand aus entsprechenden Informationen, die ihr zugeführt werden. Bei separater Batterieladegerät-Steuerung erhält die Steuerung zum Beispiel von der zentralen Fahrzeugsteuerung lediglich die Information, welcher Betriebszustand besteht und/oder welcher von mehreren, jeweils einem Betriebszustand zugeordneten Ladevorgängen auszuführen ist. Das Erkennen des Betriebszustandes durch die Batterieladegerät-Steuerung kann darin bestehen, dass die Information empfangen wird, welcher von den mehreren möglichen Ladevorgängen auszuführen ist. Als Batterieladegerät-Steuerung kann jedoch auch die Kombination der zentralen Fahrzeugsteuerung mit der separaten Batterieladegerät-Steuerung aufgefasst werden. Die zentrale Fahrzeugsteuerung kann insbesondere Funktionen ausführen wie Steuerung des Traktionsbetriebes, des elektrischen Bremsbetriebes, der mechanischen Bremse und Erkennung der entsprechenden Befehle, die der Fahrzeugführer zum Beispiel durch Bedienung des Fahr-/Bremshebels erteilt. The controller of the battery charger may be a controller separate from the central vehicle controller or may be implemented by the central vehicle controller. In both cases, the charger controller detects the operating state from corresponding information supplied to it. In the case of a separate battery charger control, the control receives from the central vehicle control, for example, only information about which operating state exists and / or which of a plurality of charging processes respectively associated with an operating state is to be executed. The detection of the operating state by the battery charger control may be that the information is received, which is to be executed by the plurality of possible charging operations. As battery charger control, however, the combination of the central vehicle control with the separate battery charger control can be understood. In particular, the central vehicle control can perform functions such as control of the traction operation, the electric braking operation, the mechanical brake and detection of the corresponding commands issued by the driver, for example by operating the driving / brake lever.

Vorzugsweise steuert die Batterieladegerät-Steuerung auch das Entladen der Bordnetzbatterie. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Bordnetzspannung an den elektrischen Anschlüssen der Bordnetzbatterie eingestellt wird. Je weiter die Bordnetzspannung dort unterhalb der Batteriespannung eingestellt wird, desto größer sind der Entladestrom und die aus der Batterie entnommene Leistung. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die in der Bordnetzbatterie gespeicherte Energiemenge, welche auch als Ladezustand bezeichnet werden kann, nicht unter einen vorgegebenen Wert fällt. Es verbleiben daher noch ausreichende Reserven, zum Beispiel für Betriebszustände, in denen über den Bordnetzstromrichter nur wenig Energie oder keine Energie in das Bordnetz eingespeist werden kann. Insbesondere beim Beschleunigen des Schienenfahrzeugs aus dem Stillstand kann das Entladen der Bordnetzbatterie auf die genannte Weise beschränkt werden. Ein Teil der während dieses Beschleunigungsvorganges benötigten Energie der an das Bordnetz angeschlossenen Verbraucher wird daher vorzugsweise über den oder die Bordnetzstromrichter dem Bordnetz zugeführt. Preferably, the battery charger control also controls the discharge of the electrical system battery. This can be achieved in particular by adjusting the vehicle electrical system voltage at the electrical connections of the vehicle electrical system battery. The further the vehicle electrical system voltage is set below the battery voltage there, the greater the discharge current and the power removed from the battery. As a result, it can be achieved, in particular, that the amount of energy stored in the vehicle electrical system battery, which can also be referred to as state of charge, does not fall below a predetermined value. Therefore, there are still sufficient reserves, for example, for operating conditions in which only little energy or energy can be fed into the electrical system via the on-board power converter. In particular, when accelerating the rail vehicle from a standstill, the discharge of the electrical system battery can be limited in the manner mentioned. Part of the energy required during this acceleration process of the consumers connected to the vehicle electrical system is therefore preferably supplied to the vehicle electrical system via the vehicle power converter (s).

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Schaltbild einer elektrischen Anordnung in einem Schienenfahrzeug mit einem Bordnetz, an das eine einzige Bordnetzbatterie-Einheit, angeschlossen ist, die von zwei Batterieladegeräten ladbar und entladbar ist, 1 a circuit diagram of an electrical arrangement in a rail vehicle with a vehicle electrical system to which a single on-board battery unit is connected, which is loadable and dischargeable by two battery chargers,

2 eine Ausführungsform wie in 1, wobei jedoch zwei Bordnetzbatterie-Einheiten jeweils von einem zugeordneten Batterieladegerät ladbar und entladbar sind, und 2 an embodiment as in 1 However, wherein two on-board battery units are each loadable and dischargeable from an associated battery charger, and

3 ein Blockschaltbild einer Anordnung mit einer zentralen Fahrzeugsteuerung, einer Traktionssteuerung und einer Batterieladegerätsteuerung. 3 a block diagram of an arrangement with a central vehicle control, a traction control and a battery charger control.

1 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug-externes Energieversorgungsnetz 1, zum Beispiel mit einem Oberleitungs-Fahrdraht, über das das Schienenfahrzeug mittels eines Stromabnehmers 2 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein externes Gleichspannungsnetz, so dass kein Haupttransformator vorhanden ist. Der Stromabnehmer 2 ist über Gleichspannungsleitungen 3a, die zum Beispiel bei einer Nennspannung von 750 V betrieben werden, mit zwei Bordnetzstromrichtern 4 sowie einem Traktionsumrichter 11 verbunden, die über (zum Beispiel mit Massepotenzial 20 verbundene) weitere Gleichspannungsleitungen 3b miteinander verbunden sind. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Spezialfall mit zwei Bordnetzstromrichtern 4. Alternativ kann lediglich ein Bordnetzstromrichter oder eine größere Anzahl von Bordnetzstromrichter vorhanden sein. Auch Alternativen zu einem externen Gleichspannungs-Energieversorgungsnetz als Energiequelle, z. B. ein Wechselspannung-Energieversorgungsnetz oder eine Brennkraftmaschine mit elektrischem Generator sind realisierbar. 1 schematically shows a railway-external power grid 1 For example, with a trolley contact wire, over which the rail vehicle by means of a pantograph 2 can be supplied with electrical energy. In the exemplary embodiment, it is an external DC voltage network, so that no main transformer is present. The pantograph 2 is via direct voltage lines 3a , which are operated at a rated voltage of 750 V, for example, with two on-board power converters 4 and a traction converter 11 connected over (for example, with ground potential 20 connected) further DC voltage lines 3b connected to each other. The embodiment shows a special case with two electrical system converters 4 , Alternatively, only one onboard power converter or a larger number of onboard power converter can be present. Also alternatives to an external DC power supply network as an energy source, eg. As an AC power supply network or an internal combustion engine with electric generator can be realized.

Jeder Bordnetzstromrichter 4 besitzt eine elektronische Steuerung mit Schnittstellen zur zentralen Fahrsteuerung und zum optionalen zweiten Bordnetzumrichter 4 und Batterieladegerät, um Informationen auszutauschen. Bei den Schnittstellen kann es sich um Schnittstellen zu analogen und/oder digitalen Datenübertragungsleitungen handeln. Insbesondere können diese Leitungen durch die im Schienenfahrzeugbau üblichen Bus-Systeme realisiert sein, wie CAN, IP, MVB. Each on-board power converter 4 has an electronic controller with interfaces to the central drive control and to the optional second on-board converter 4 and battery charger to exchange information. The interfaces may be interfaces to analog and / or digital data transmission lines. In particular, these lines can be realized by the usual bus systems in bus systems, such as CAN, IP, MVB.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in die Bordnetzstromrichter 4 jeweils ein Batterieladegerät integriert. Alternativ könnten separate Batterieladegeräte vorhanden sein. An den Traktionsstromrichter 11 ist ein Traktionsmotor 12 angeschlossen. Bei anderen Ausführungsformen können eine Mehrzahl von Traktionsstromrichter an und/oder eine Mehrzahl von Traktionsmotoren vorhanden sein. An den Traktionsstromrichter 11 ist ein Bremswiderstand 19 angeschlossen, über den während des elektrischen Bremsbetriebes elektrische Energie in Wärme umgewandelt werden kann. Ein zugehöriger Bremssteller ist nicht dargestellt. In the illustrated embodiment is in the electrical system converter 4 each integrated a battery charger. Alternatively, separate battery chargers could be present. To the traction converter 11 is a traction engine 12 connected. In other embodiments, a plurality of traction converters may be present on and / or a plurality of traction motors. To the traction converter 11 is a braking resistor 19 connected, can be converted over the during electrical braking operation electrical energy into heat. An associated brake plate is not shown.

In zumindest einen der Bordnetzstromrichter 4 kann ein Wechselrichter zur Versorgung von Wechselstrom-Verbrauchern integriert sein. Das entsprechende Wechselspannungsnetz und die entsprechenden Verbraucher sind nicht dargestellt. In at least one of the electrical system converter 4 An inverter can be integrated to supply AC consumers. The corresponding AC voltage network and the corresponding consumers are not shown.

Die elektrischen Anschlüsse, über die die Bordnetzstromrichter 4 mit den Gleichspannungsleitungen 3 verbunden sind, können als Eingangsanschlüsse bezeichnet werden, da über sie während des Betriebes des Schienenfahrzeugs immer oder meistens Energie den Bordnetzstromrichter 4 und somit dem an Ausgangsanschlüssen der Bordnetzstromrichter 4 angeschlossenen Bordnetz 21 zugeführt wird. The electrical connections through which the on-board power converter 4 with the DC power lines 3 can be referred to as input terminals, as always or mostly energy the onboard power converter via them during operation of the rail vehicle 4 and thus at the output terminals of the on-board power converter 4 connected electrical system 21 is supplied.

Das Bordnetz 21 weist zumindest erste elektrische Leitungen 22 auf einem ersten elektrischen Potenzial und zweite elektrische Leitungen 23 auf einem zweiten elektrischen Potenzial auf. An die Leitungen 22, 23 sind elektrische Verbraucher 10, wie zum Beispiel Steuerungen (z. B. Türsteuerung und Bremssteuerung), Infotainment, Beleuchtung, Belüftung von Geräten und Klimaanlage, sowie die Bordnetzbatterie 9 angeschlossen. The electrical system 21 has at least first electrical lines 22 on a first electrical potential and second electrical lines 23 on a second electrical potential. To the lines 22 . 23 are electrical consumers 10 such as controls (eg door control and brake control), infotainment, lighting, ventilation of equipment and air conditioning, as well as the onboard power supply battery 9 connected.

Mit den elektrischen Leitungen 23 ist jeweils am Ausgang der Bordnetzstromrichter 4 eine Ausgangs-Stromerfassung 5 gekoppelt, die den dort fließenden elektrischen Strom misst. Die elektrischen Leitungen 22, 23 weisen jeweils einen Zweig auf, an den eine Bordnetzbatterie 9 angeschlossen ist, die somit über diese Zweige geladen und entladen werden kann. Mit einem dieser Zweige ist eine Batteriestromerfassung 6 gekoppelt, die den durch den Zweig fließenden Strom misst. Ferner ist zwischen die elektrischen Leitungen 22, 23 eine Spannungserfassungseinrichtung geschaltet, die die Bordnetzspannung misst, welche gleich der Batteriespannung ist. Außerdem ist jede Bordnetzbatterie 9 mit einem Temperatursensor 26 kombiniert, der die Batterietemperatur erfasst. With the electrical wires 23 is always at the output of the on-board power converter 4 an output current detection 5 coupled, which measures the electrical current flowing there. The electrical wires 22 . 23 each have a branch, to which a board battery 9 is connected, which can thus be loaded and unloaded via these branches. One of these branches is a battery current detection 6 coupled, which measures the current flowing through the branch. Furthermore, between the electrical wires 22 . 23 a voltage detection device connected, which measures the vehicle electrical system voltage, which is equal to the battery voltage. In addition, every on-board battery is 9 with a temperature sensor 26 combined, which detects the battery temperature.

Durch gestrichelte Linien ist dargestellt, dass Messwerte der genannten Erfassungseinrichtungen 5, 6, 8 wiederholt oder kontinuierlich jeweils dem zugeordneten Batterieladegerät bzw. der Steuerung des Batterieladegeräts (die insbesondere Teil des dargestellten Bordnetzstromrichters 4 ist) zugeführt werden. Durch eine weitere gestrichelte Linie ist eine Informationsverbindung 25 dargestellt, über die die nicht im Detail dargestellten Steuerungen der Batterieladegeräte Informationen miteinander und/oder mit einer in 1 nicht dargestellten zentralen Fahrzeugsteuerung austauschen können, z. B. Informationen über Ist- und Sollwerte der elektrischen Spannungen und Ströme, die im Bordnetz und insbesondere im Bereich Bordnetzbatterie gemessen werden bzw. einzustellen sind. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Batterieladegeräte das Laden und Entladen der gemeinsamen Bordnetzbatterie gemäß denselben Vorgaben für den Ladevorgang ausführen. Über die Informationsverbindung 25 können in einem Ausführungsbeispiel lediglich Informationen und/oder Steuerbefehle von einer der Batterieladegerät-Steuerungen als Master-Steuerung zu der oder den anderen Batterieladegerät-Steuerungen als Slave- Steuerung(en) übertragen werden. Zusätzlich können Befehle von der zentralen Fahrzeugsteuerung zu den Batterieladegerät-Steuerungen übertragen werden und optional Informationen insbesondere über den Ladezustand der Batterie und/oder über den Ladevorgang zu der zentralen Fahrzeugsteuerung übertragen werden. Wenn die Übertragung von Informationen über die Informationsverbindung 25 gestört ist oder ausgefallen ist, kann dies von den Steuerungen der einzelnen Batterieladegeräte erkannt werden und das Laden und Entladen der Batterie gemäß einem anderen vorgegebenen Ladevorgang ausgeführt werden, der insbesondere eine Überladung der Batterie verhindert. Zum Beispiel kann mit niedrigeren Ladeströmen geladen werden als bei funktionsfähiger Informationsverbindung 25. Dashed lines show that measured values of the mentioned detection devices 5 . 6 . 8th repeatedly or continuously in each case the associated battery charger or the control of the battery charger (the particular part of the illustrated electrical system converter 4 is) are supplied. Another dashed line is an information link 25 represented by the not shown in detail controls the battery charger information with each other and / or with a in 1 can not replace central vehicle control shown, for. B. information about actual and set values of the electrical voltages and currents that are measured or set in the electrical system and in particular in the area of board power supply battery. In this way, it can be ensured that the battery chargers perform the charging and discharging of the common vehicle power supply battery according to the same specifications for the charging process. About the information connection 25 For example, in one embodiment, only information and / or control commands may be transmitted from one of the battery charger controllers as a master controller to the other battery charger controller (s) as a slave controller (s). In addition, commands can be transmitted from the central vehicle control system to the battery charger controls and, optionally, information about the state of charge of the battery and / or about the charging process can be transmitted to the central vehicle control system. When the transfer of information through the information connection 25 is disturbed or has failed, this can be detected by the controls of the individual battery chargers and the charging and discharging of the battery can be performed according to another predetermined charging process, which in particular prevents overcharging of the battery. For example, charging may be done at lower charge currents than when the information link is functional 25 ,

Da eine Mehrzahl von Bordnetzstromrichtern 4 jeweils auf der Ausgangsseite mit demselben Bordnetz verbunden ist, ist dort jeweils vorzugsweise eine Entkopplungsdiode 7 vorgesehen. Bei ungleichen elektrischen Spannungen an den Ausgangsseiten der Bordnetzstromrichter 4 verhindert dies einen Stromfluss in den Bordnetzstromrichter mit der niedrigeren Spannung. Since a plurality of on-board power converters 4 is connected in each case on the output side with the same electrical system, there is preferably a decoupling diode there 7 intended. With unequal electrical voltages on the output sides of the on-board power converter 4 This prevents a current flow in the on-board power converter with the lower voltage.

In 1 sind durch gestrichelte Linien Bereiche der Schaltungsanordnung umrandet, zu denen jeweils einer der Bordnetzstromrichter 4 gehört. In diesen Bereichen liegen auch die dem jeweiligen Bordnetzstromrichter 4 zugeordneten Messeinrichtungen 5, 6, 8 und die speziell in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Entkopplungsdioden 7. Die gestrichelten Bereiche sind über elektrische Anschlüsse eingangsseitig mit den Gleichspannungsleitungen 3 und ausgangsseitig mit den Bordnetzleitungen 22, 23 verbunden. Dabei sind die auf demselben elektrischen Potenzial liegenden elektrischen Anschlüsse zu der Bordnetzleitung 23 jeweils mit dem Bezugszeichen 13 (Zweig zur Bordnetzbatterie) und 14 (Zweig zu den Verbrauchern) bezeichnet. In 1 are surrounded by dashed lines areas of the circuit arrangement, to which in each case one of the electrical system converter 4 belongs. In these areas are also the respective electrical system converter 4 associated measuring equipment 5 . 6 . 8th and the decoupling diodes specifically provided in this embodiment 7 , The dashed areas are via electrical connections on the input side with the DC voltage lines 3 and on the output side with the vehicle electrical wiring 22 . 23 connected. In this case, the electrical connections lying at the same electrical potential are to the onboard power line 23 each with the reference numeral 13 (Branch to the on-board battery) and 14 (Branch to consumers).

Außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes beziehen die Bordnetzumrichter 4 auf ihrer Eingangsseite Energie aus dem Energieversorgungsnetz 1. ferner fließt ein elektrischer Strom 15 aus dem Energieversorgungsnetz 1 zum Traktionsstromrichter 11. Die Bordnetzumrichter 4 wandeln die an der Eingangsseite anliegende hohe Gleichspannung in eine stabile Gleichspannung auf niedrigerem Niveau um, die an ihrer Ausgangsseite, das heißt an den Anschlüssen des Bordnetzes zwischen den Leitungen 22, 23 anliegt. Wenn das externe Energieversorgungsnetz ein Wechselspannungsnetz ist, wird die elektrische Energie aus dem Netz üblicherweise über einen Haupttransformator und einen Gleichrichter in einen Gleichspannungs-Zwischenkreis eingespeist, der den Gleichspannungsleitungen 3 in 1 entspricht und aus dem die Bordnetzstromrichter und der Traktionsstromrichter Energie beziehen. Auch im Fall eines Verbrennungsmotors, der einen elektrischen Generator antreibt, wird die Energie üblicherweise über einen Gleichrichter einem solchen Gleichspannungs-Zwischenkreis zugeführt. Outside of the electrical braking operation, the on-board power converters obtain 4 on the input side energy from the power grid 1 , Further, an electric current flows 15 from the power grid 1 to the traction converter 11 , The on-board network converter 4 convert the voltage applied to the input side high DC voltage in a stable DC voltage at a lower level, at its output side, that is, at the terminals of the electrical system between the lines 22 . 23 is applied. When the external power grid is an AC power grid, the electrical power from the grid is typically fed through a main transformer and a rectifier into a DC link that supplies the DC power lines 3 in 1 corresponds and from which the on-board power converter and the traction converter receive energy. Even in the case of an internal combustion engine that drives an electric generator, the energy is usually supplied via a rectifier such a DC link.

Im elektrischen Bremsbetrieb beziehen die Bordnetzstromrichter 4 ebenfalls Energie über ihre eingangsseitigen Anschlüsse aus den Gleichspannungsleitungen 3. Die Energie wird jedoch von dem Traktionsmotor 12 erzeugt und über den Traktionsstromrichter 11 zu den Bordnetzstromrichtern 4 übertragen. Der entsprechende Strom 16 in der Leitung 3a ist in 1 dargestellt. In electrical braking mode, the on-board power supply relays refer 4 also energy via their input side connections from the DC power lines 3 , The energy, however, comes from the traction engine 12 generated and via the traction converter 11 to the on-board power converters 4 transfer. The corresponding current 16 in the pipe 3a is in 1 shown.

Wenn die Bordnetzstromrichter 4 die Bordnetzbatterie 9 laden, fließt in dem entsprechenden Zweig der Bordnetzbatterie 23 ein Ladestrom 17. Während der Entladung der Bordnetzbatterie 9 fließt durch den Zweig ein Entladestrom 18 in umgekehrte Richtung wie Ladestrom 17. If the on-board power converter 4 the electrical system battery 9 charge, flows in the appropriate branch of the on-board battery 23 a charging current 17 , During the discharge of the electrical system battery 9 a discharge current flows through the branch 18 in reverse direction as charging current 17 ,

Entsprechend dem angestrebten Lademanagement ist/sind Bordnetzbatterien mit entsprechender Zyklenfestigkeit zu verwenden. Die Ladekapazität kann entsprechend den Anforderungen des Bordnetzes dimensioniert werden. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Batterieladespannung und die Bordnetzspannung aufeinander abzustimmen, da sie gleich groß sind. Dabei sind auch die Leitungsinduktivitäten und Spannungsabfälle des Bordnetzes zu berücksichtigen. According to the desired charging management is / are to use on-board batteries with appropriate cycle resistance. The charging capacity can be dimensioned according to the requirements of the vehicle electrical system. In the embodiment of 1 the battery charging voltage and the vehicle electrical system voltage must be coordinated, since they are the same size. In this case, the line inductances and voltage drops of the electrical system must also be taken into account.

Die konventionelle Batterieladegerät-Steuerung berücksichtigt lediglich den Ladezustand der Batterie. Wenn der vorgegebene Ladevorgang es vorschreibt, wird die Bordnetzbatterie ohne Berücksichtigung des Betriebszustandes geladen, und zwar mit der für den Ladezustand vorgegebenen Ladespannung. The conventional battery charger control only takes into account the state of charge of the battery. If the specified charging prescribes it, the onboard power supply battery is charged without consideration of the operating state, with the charge voltage specified for the state of charge.

Indem die Batterieladegerät-Steuerung mit Informationen über den Betriebszustand versorgt wird, kann sie gemäß der vorliegenden Erfindung den Ladevorgang unter Berücksichtigung des aktuellen Betriebszustandes ausführen. Energie wird vorrangig während des elektrischen Bremsbetriebes in die Bordnetzbatterie geladen und nachrangig oder nicht außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes. Vorzugsweise berücksichtigt die Batterieladegerät-Steuerung zur Ausführung des Ladevorganges während des elektrischen Bremsbetriebes auch, ob Energie in das externe Energieversorgungsnetz eingespeist werden kann. Alternativ kann sie die Information darüber von einer anderen Steuerung, zum Beispiel der zentralen Fahrzeugsteuerung, erhalten. Diese erhaltene Information oder die eigene Entscheidung der Batterieladegerät-Steuerung ergibt insbesondere, mit welcher Ladeleistung oder mit welcher Ladespannung die Bordnetzbatterie zu laden ist. By supplying the battery charger controller with information about the operating state, it can carry out the charging process in consideration of the current operating state according to the present invention. Energy is primarily charged during electrical braking operation in the electrical system battery and subordinate or not outside the electric braking operation. Preferably, the battery charger control to perform the charging during the electrical braking operation also takes into account whether energy can be fed into the external power grid. Alternatively, it may receive the information about it from another controller, for example the central vehicle controller. This information obtained or the battery charger controller's own decision results in particular with which charging power or with which charging voltage the vehicle electrical system battery is to be charged.

Kann im elektrischen Bremsbetrieb die erzeugte elektrische Energie nicht durch externe Verbraucher (z. B. Fahrzeuge) oder den Bordnetzumrichter genutzt werden, so wird der Rest im Bremswiderstand in Wärme umgewandelt. If the generated electrical energy can not be used by external consumers (eg vehicles) or the auxiliary power converter during electric braking operation, the rest in the braking resistor is converted into heat.

Wie in 1 gezeigt, kann die Bordnetzbatterie-Einheit aus Gründen der Redundanz von einer Mehrzahl von Batterie-Ladegeräten geladen werden. In 2 ist eine alternative Schaltungsanordnung mit zwei Bordnetzbatterie-Einheiten dargestellt, die jeweils von einem zugeordneten Batterie-Ladegerät (im Ausführungsbeispiel wiederum integriert in den jeweiligen Bordnetzstromrichter 4) geladen werden. Es kann alternativ eine größere Anzahl von Bordnetzbatterien vorhanden sein, die jeweils von einem einzigen zugeordneten Batterie-Ladegerät oder einer Mehrzahl von zugeordneten Batterie-Ladegeräten geladen werden. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen 2 und 1 beschrieben. As in 1 For reasons of redundancy, the electrical system battery unit can be charged by a plurality of battery chargers. In 2 an alternative circuit arrangement is shown with two board battery units, each of an associated battery charger (in the embodiment, in turn, integrated into the respective electrical system converter 4 ) getting charged. Alternatively, there may be a larger number of on-board batteries, which are each charged by a single associated battery charger or a plurality of associated battery chargers. Below are just the differences between 2 and 1 described.

Die von den Bordnetzstromrichtern 4 zu den Bordnetzbatterien 9 führenden Zweige der Gleichspannungsleitung 23 sind im Unterschied zu der Ausführungsform von 1 voneinander getrennt, sodass über jeden der Zweige lediglich eine Bordnetzbatterie 9 geladen und entladen wird. Wenn auch weiterhin bevorzugt, ist die Informationsverbindung zwischen den Steuerungen der verschiedenen Batterie-Ladegeräte nicht zwingend erforderlich. Sie wird jedoch bevorzugt, damit auch die verschiedenen Bordnetzbatterien in gleicher Weise beladen und entladen werden können. Verschiedene Bordnetzbatterien können jedoch auch in unterschiedlicher Weise beladen und entladen werden, wenn sie z. B. mit unterschiedlichen Bordnetzen oder Teilen von Bordnetzen gekoppelt sind. In jedem Fall kann die Informationsverbindung 25 zur Übertragung von Informationen genutzt werden, auf deren Basis die jeweilige Steuerung des Batterie-Ladegeräts den Ladevorgang oder Entladevorgang der zugeordneten Batterie 9 ausführt. Those of the on-board power converters 4 to the electrical system batteries 9 leading branches of the DC power line 23 are different from the embodiment of 1 separated so that each of the branches only an on-board battery 9 is loaded and unloaded. Although still preferred, the information connection between the controllers of the various battery chargers is not mandatory. However, it is preferred so that the various electrical system batteries can be loaded and unloaded in the same way. However, different on-board batteries can also be loaded and unloaded in different ways, if they z. B. are coupled with different on-board networks or parts of electrical systems. In any case, the information connection 25 are used to transmit information, based on the respective control of the battery charger charging or discharging the associated battery 9 performs.

3 zeigt eine zentrale Fahrzeugsteuerung 40, die über gestrichelt dargestellte Informationsverbindungen mit einer Batterieladegerät-Steuerung 31, einer Traktionsstromrichter-Steuerung 50 und wie durch das Bezugszeichen 65 angedeutet mit anderen Einrichtungen (zum Beispiel der vom Fahrzeugführer bedienbaren Fahr- und Bremssteuerung) innerhalb eines Schienenfahrzeugs verbunden ist. Die Batterieladegerät-Steuerung 31 ist mit einem Batterieladegerät 30 verbunden, das elektrisch mit einer Bordnetzbatterie 60 gekoppelt ist. Die Traktionsstromrichter-Steuerung 50 ist mit dem Traktionsstromrichter 61 verbunden, der wiederum elektrisch mit dem Traktionsmotor 62 gekoppelt ist. 3 shows a central vehicle control 40 , via dashed illustrated information links with a battery charger control 31 , a traction converter control 50 and as indicated by the reference numeral 65 indicated with other means (for example, the operator-operable driving and braking control) is connected within a rail vehicle. The battery charger control 31 is with a battery charger 30 electrically connected to an onboard power supply battery 60 is coupled. The traction converter control 50 is with the traction converter 61 connected, in turn, electrically connected to the traction motor 62 is coupled.

Bei der in 3 dargestellten Steuerungsanordnung handelt es sich insbesondere um eine Ausführungsform, die in Kombination mit der in 1 oder in 2 dargestellten Schaltungsanordnung betrieben werden kann. In diesem Fall ist die Bordnetzbatterie 60 die Bordnetzbatterie 9 aus 1, das Batterieladegerät 30 in einen der Bordnetzstromrichter 4 aus 1 integriert und entsprechen der Traktionsstromrichter 61 und der Traktionsmotor 62 aus 3 dem Traktionsstromrichter 11 und dem Traktionsmotor 12 aus 1. Alternativ zu der Darstellung in 3 kann die Batterieladegerät-Steuerung 31 in die zentrale Fahrzeugsteuerung 40 integriert sein. At the in 3 In particular, the control arrangement shown is an embodiment which, in combination with the embodiment described in US Pat 1 or in 2 shown circuit arrangement can be operated. In this case, the on-board battery is 60 the electrical system battery 9 out 1 , the battery charger 30 in one of the on-board power converter 4 out 1 integrated and correspond to the traction converter 61 and the traction engine 62 out 3 the traction converter 11 and the traction engine 12 out 1 , Alternative to the illustration in 3 can the battery charger control 31 in the central vehicle control 40 be integrated.

Während des Betriebes des Bordnetzes, an das die Bordnetzbatterie 60 angeschlossen ist, wird das Bordnetz über zumindest einen Bordnetzstromrichter, in den das Batterieladegerät 30 optional integriert sein kann, mit elektrischer Energie versorgt. Abhängig vom Betriebszustand des Schienenfahrzeugs wird diese elektrische Energie aus verschiedenen Energiequellen bezogen. Außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes stammt die elektrische Energie aus der für den Dauerbetrieb des Fahrzeugs vorgesehenen Energiequelle, zum Beispiel dem externen Energieversorgungsnetz oder der internen Verbrennungsmotor-Generator-Kombination. Während des elektrischen Bremsbetriebes stammt die elektrische Energie von dem oder den Traktionsmotoren. During operation of the electrical system to which the on-board battery 60 is connected, the electrical system via at least one electrical system converter, in which the battery charger 30 Optionally integrated, can be supplied with electrical energy. Depending on the operating state of the rail vehicle, this electrical energy is obtained from various energy sources. Outside of the electrical braking operation, the electrical energy originates from the intended for the continuous operation of the vehicle power source, for example, the external power grid or the internal combustion engine-generator combination. During electrical braking operation, the electrical energy originates from the traction motor (s).

Die Batterieladegerät-Steuerung 31 erfasst den Ladezustand der Bordnetzbatterie, zum Beispiel über die 1 und 2 dargestellten Messeinrichtungen. Von der zentralen Fahrzeugsteuerung 40 erhält sie die Information darüber, in welchem Betriebszustand sich das Schienenfahrzeug momentan befindet. Davon abhängig und unter Berücksichtigung des von ihr erfassten Ladezustandes steuert sie den Betrieb des Batterieladegeräts 30 und damit das Laden und/oder Entladen der Bordnetzbatterie 60. The battery charger control 31 detects the state of charge of the vehicle electrical system battery, for example via the 1 and 2 shown measuring devices. From the central vehicle control 40 it receives the information about the operating state in which the rail vehicle is currently located. Dependent on this and taking into account the state of charge that she has detected, she controls the operation of the battery charger 30 and thus the charging and / or discharging of the electrical system battery 60 ,

Wenn die zentrale Fahrzeugsteuerung 40 zum Beispiel ausgelöst durch den Fahrzeugführer die Information erhält, dass der elektrische Bremsbetrieb beginnt, überträgt sie eine entsprechende Information zu der Batterieladegerät-Steuerung 31 und übermittelt außerdem entsprechende Informationen zu der Traktionsstromrichter-Steuerung 50, die daraufhin den elektrischen Bremsbetrieb des Traktionsstromrichters 61 und des Traktionsmotor 62 steuert. Optional kann die Traktionsstromrichter-Steuerung 50 an die zentrale Fahrzeugsteuerung 40 Informationen über die Ausführung des elektrischen Bremsbetriebes übertragen. If the central vehicle control 40 For example, triggered by the driver receives the information that the electric braking operation starts, it transmits a corresponding information to the battery charger control 31 and also communicates appropriate information to the traction converter controller 50 , which then the electric braking operation of the traction converter 61 and the traction engine 62 controls. Optionally, the traction converter control 50 to the central vehicle control 40 Transferring information about the execution of the electric braking operation.

Claims (10)

Schienenfahrzeug, aufweisend: • zumindest einen elektrischen Traktionsmotor (12), der während eines Traktionsbetriebes des Schienenfahrzeugs Traktion erzeugt und der während eines elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie erzeugt, • einen Traktionsstromrichter (11), der elektrisch mit dem Traktionsmotor (12) oder zumindest einem der Traktionsmotoren verbunden ist, • ein elektrisches Bordnetz (21), an das elektrische Verbraucher (10) des Schienenfahrzeugs angeschlossen sind, • einen Bordnetzstromrichter (4), der elektrisch und/oder induktiv mit dem Traktionsstromrichter (11) gekoppelt ist, so dass elektrische Energie von dem Traktionsstromrichter (11) zu dem Bordnetzstromrichter (4) und damit zu dem Bordnetz (21) übertragbar ist, • zumindest eine Bordnetzbatterie (9), die elektrisch mit dem Bordnetz (21) und dem Bordnetzstromrichter (4) verbunden ist, um Energie zu speichern und durch Entladung der Bordnetzbatterie (9) in das Bordnetz (21) einzuspeisen, • zumindest ein Batterieladegerät (30) zum Laden der Bordnetzbatterie (9), wobei das Batterieladegerät (30) in den Bordnetzstromrichter (4) integriert ist oder elektrisch mit dem Bordnetzstromrichter verbunden ist, • eine Batterieladegerät-Steuerung (31), die ausgestaltet ist, den elektrischen Bremsbetrieb und zumindest einen weiteren Betriebszustand des Schienenfahrzeuges zu erkennen und abhängig von einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs einen Ladevorgang des Batterieladegeräts (30) zu steuern. Rail vehicle comprising: • at least one electric traction motor ( 12 ) which generates traction during a traction operation of the rail vehicle and which generates electrical energy during an electric braking operation of the rail vehicle, a traction converter ( 11 ) electrically connected to the traction motor ( 12 ) or at least one of the traction motors is connected, • an electrical system ( 21 ), to the electrical consumer ( 10 ) of the rail vehicle are connected, 4 ) electrically and / or inductively with the traction converter ( 11 ) is coupled so that electrical energy from the traction converter ( 11 ) to the on-board power converter ( 4 ) and thus to the electrical system ( 21 ), • at least one on-board battery ( 9 ), which are electrically connected to the electrical system ( 21 ) and the on-board power converter ( 4 ) is connected to store energy and by discharging the electrical system battery ( 9 ) in the electrical system ( 21 ), • at least one battery charger ( 30 ) for charging the onboard power supply battery ( 9 ), the battery charger ( 30 ) in the on-board power converter ( 4 ) or is electrically connected to the on-board power converter, • a battery charger control ( 31 ), which is configured to detect the electric braking operation and at least one further operating state of the rail vehicle and, depending on a recognized operating state of the rail vehicle, a charging process of the battery charger ( 30 ) to control. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) ausgestaltet ist, vor oder während des elektrischen Bremsbetriebes zu erkennen, ob die Bordnetzbatterie (9) während des elektrischen Bremsbetriebes mit der von dem Traktionsmotor (12) erzeugten elektrischen Energie zu laden ist. Rail vehicle according to claim 1, wherein the battery charger control ( 31 ) is configured to detect before or during the electric braking operation, whether the onboard power supply battery ( 9 ) during the electric braking operation with that of the traction motor ( 12 ) electrical energy to be charged. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) ausgestaltet ist, die Bordnetzbatterie (9) in einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs, der nicht der elektrische Bremsbetrieb ist, nur dann zu laden, wenn die Menge der in der Bordnetzbatterie (9) gespeicherten Energie kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, jedoch die Bordnetzbatterie (9) während des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs auch dann zu laden, wenn die Menge der in der Bordnetzbatterie (9) gespeicherten Energie größer als der vorgegebene Grenzwert ist. Rail vehicle according to claim 1 or 2, wherein the battery charger control ( 31 ), the onboard power supply battery ( 9 ) in a recognized operating state of the rail vehicle, which is not the electric braking operation, only to charge when the amount of in the on-board battery ( 9 ) stored energy is less than a predetermined limit, but the electrical system battery ( 9 ) during the electric braking operation of the rail vehicle even when the amount of in the electrical system battery ( 9 ) stored energy is greater than the predetermined limit. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) ausgestaltet ist, die Bordnetzbatterie (9) außerhalb des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs nicht zu laden, jedoch die Bordnetzbatterie (9) während des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs zu laden. Rail vehicle according to claim 1 or 2, wherein the battery charger control ( 31 ), the onboard power supply battery ( 9 ) can not be charged outside of the electric braking operation of the rail vehicle, but the onboard power supply battery ( 9 ) during the electric braking operation of the rail vehicle to load. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) ausgestaltet ist, einen Ladezustand der Bordnetzbatterie (9) zu erkennen und abhängig von dem erkannten Ladezustand und abhängig von dem aktuellen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs zu entscheiden, ob die Bordnetzbatterie (9) zu laden ist. Rail vehicle according to one of claims 1-4, wherein the battery charger control ( 31 ) is configured, a state of charge of the electrical system battery ( 9 ) and depending on the detected state of charge and depending on the current operating state of the rail vehicle to decide whether the onboard power supply battery ( 9 ) is to load. Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeug, wobei: • zumindest ein elektrischer Traktionsmotor (12) während eines Traktionsbetriebes des Schienenfahrzeugs Traktion erzeugt und während eines elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie erzeugt, • im elektrischen Bremsbetrieb und im Traktionsbetrieb in Kombination mit dem Traktionsmotor oder mit zumindest einem der Traktionsmotoren ein Traktionsstromrichter (11) betrieben wird, • ein elektrisches Bordnetz (21) betrieben wird, um elektrische Verbraucher (10) des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen, • in Kombination mit dem elektrischen Bordnetz (21) ein Bordnetzstromrichter (4) betrieben wird, zu dem während des Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs elektrische Energie von dem Traktionsstromrichter (11) übertragen wird, • in Kombination mit dem Bordnetz (21) zumindest eine Bordnetzbatterie (9) betrieben wird, die Energie speichert und in das Bordnetz (21) einspeist, • zum Laden der Bordnetzbatterie (9) zumindest ein Batterieladegerät (30) betrieben wird, • eine Batterieladegerät-Steuerung (31) den elektrischen Bremsbetrieb und zumindest einen weiteren Betriebszustand des Schienenfahrzeuges erkennt und abhängig von einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs einen Ladevorgang des Batterieladegeräts (30) steuert. Method for operating a rail vehicle, wherein: at least one electric traction motor ( 12 ) generates traction during a traction operation of the rail vehicle and generates electrical energy during an electric braking operation of the rail vehicle, • in electric braking operation and in traction operation in combination with the traction motor or with at least one of the traction motors, a traction converter ( 11 ), • an electrical system ( 21 ) is operated to supply electrical consumers ( 10 ) of the rail vehicle with electrical energy, • in combination with the electrical system ( 21 ) an on-board power converter ( 4 ) to which electrical power is supplied from the traction converter during brake operation of the rail vehicle ( 11 ), in combination with the electrical system ( 21 ) at least one electrical system battery ( 9 ), which stores energy and into the electrical system ( 21 ), • for charging the onboard power supply battery ( 9 ) at least one battery charger ( 30 ), • a battery charger control ( 31 ) detects the electric braking operation and at least one further operating state of the rail vehicle and, depending on a recognized operating state of the rail vehicle, a charging process of the battery charger ( 30 ) controls. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) vor oder während des elektrischen Bremsbetriebes erkennt, ob die Bordnetzbatterie (9) während des elektrischen Bremsbetriebes mit der von dem Traktionsmotor (12) erzeugten elektrischen Energie zu laden ist. The method of claim 6, wherein the battery charger control ( 31 ) before or during the electrical braking operation detects whether the onboard power supply battery ( 9 ) during the electric braking operation with that of the traction motor ( 12 ) electrical energy to be charged. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) das Batterieladegerät (30) in einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs, der nicht der elektrische Bremsbetrieb ist, nur dann so steuert, dass die Bordnetzbatterie (9) geladen wird, wenn die Menge der in der Bordnetzbatterie (9) gespeicherten Energie kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, jedoch das Batterieladegerät (30) während des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs auch dann so steuert, dass die Bordnetzbatterie (9) geladen wird, wenn die Menge der in der Bordnetzbatterie (9) gespeicherten Energie größer als der vorgegebene Grenzwert ist. A method according to claim 6 or 7, wherein the battery charger control ( 31 ) the battery charger ( 30 ) in a recognized operating state of the rail vehicle, which is not the electric braking operation, only then controls so that the onboard power supply battery ( 9 ) is charged when the amount of in the electrical system battery ( 9 stored energy is less than a predetermined limit, but the battery charger ( 30 ) during the electric braking operation of the rail vehicle even then controls so that the electrical system battery ( 9 ) is charged when the amount of in the electrical system battery ( 9 ) stored energy is greater than the predetermined limit. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) das Batterieladegerät (30) in einem erkannten Betriebszustand des Schienenfahrzeugs, der nicht der elektrische Bremsbetrieb ist, nicht so steuert, dass die Bordnetzbatterie (9) geladen wird, das Batterieladegerät (30) jedoch während des elektrischen Bremsbetriebes des Schienenfahrzeugs so steuert, dass die Bordnetzbatterie (9) geladen wird. A method according to claim 6 or 7, wherein the battery charger control ( 31 ) the battery charger ( 30 ) in a recognized operating state of the rail vehicle, which is not the electric braking operation, not so controls that the electrical system battery ( 9 ), the battery charger ( 30 ) but during the electric braking operation of the rail vehicle controls so that the onboard power supply battery ( 9 ) is loaded. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, wobei die Batterieladegerät-Steuerung (31) einen Ladezustand der Bordnetzbatterie (9) erkennt und abhängig von dem erkannten Ladezustand und abhängig von dem aktuellen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs entscheidet, ob die Bordnetzbatterie (9) zu laden ist. Method according to one of claims 6-9, wherein the battery charger control ( 31 ) a state of charge of the electrical system battery ( 9 ) and depending on the detected state of charge and depending on the current operating state of the rail vehicle decides whether the onboard power supply battery ( 9 ) is to load.
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