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Die Erfindung betrifft eine Antriebssteuereinrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugantriebseinrichtung, welche einen Satz von Antriebssträngen aufweist.
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Elektrische Triebfahrzeuge, insbesondere Triebzüge für die Personenbeförderung haben häufig innerhalb ihrer Traktionsanlage mehrere parallele Antriebsstränge. Die Antriebsstränge weisen dabei typischerweise jeweils eine Eingangsschaltung in der Form eines Stromrichters – z.B. eines Vierquadrantenstellers, einen Gleichspannungszwischenkreis, einen oder mehrere Pulswechselrichter und Fahrmotoren auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebssteuereinrichtung bereitzustellen, durch welche ein optimierter Betrieb einer Fahrzeugantriebseinrichtung mit mehreren Antriebssträngen erreicht werden kann.
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Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Antriebssteuereinrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, bezüglich einer durchzuführenden Antriebsaufgabe der Fahrzeugantriebseinrichtung und abhängig von zumindest einem Betriebsparameter, für Antriebsstränge des Satzes differenzierbare Betriebsarten zur Durchführung der Antriebsaufgabe zu bestimmen. Hierdurch kann eine vorteilhafte Flexibilität im Betrieb der verschiedenen Antriebsstränge erreicht werden. Die Antriebsstränge werden zur Durchführung der Antriebsaufgabe jeweils gemäß der ihnen zugeordneten Betriebsart gesteuert, wobei die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, Betriebsarten zu bestimmen, die sich voneinander unterscheiden. Unterschiedliche „Betriebsarten“ können in einer einfachen Ausführung ein Betreiben gemäß einem Aufgabesollwert, der ungleich 0 ist, und ein Nicht-Betreiben oder ein Betreiben in einem „Stand-By-Modus“ sein. Im erstgenannten Fall kann eine weitere Differenzierung zwischen Betriebsarten durch zumindest einen Aufgabesollwert erfolgen. Ein Aufgabesollwert kann z.B. ein Sollwert für eine Traktionskraft, ein Traktionsmoment oder eine Leistung sein. Ist ein Antriebsstrang aufgrund eines Fehlers nur teilweise betriebsfähig, wird dies von der Auswerteeinheit bei der Bestimmung der Betriebsarten berücksichtigt. Ist ein Antriebsstrang aufgrund eines Fehlers nicht betriebsfähig, ist er sinnvollerweise vom Satz der Antriebsstränge ausgeschlossen, für welche die Auswerteeinheit die vorgeschlagene Bestimmung durchführt. Die Betriebsarten „eingeschränkter Betrieb“ oder „Nicht-Betreiben“, die durch einen Fehler bedingt sind, sind nicht als eine von der Auswerteeinheit bestimmte Betriebsart im Sinne der Erfindung zu betrachten.
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Unter einem „Antriebsstrang“ soll insbesondere eine Kette von Antriebskomponenten verstanden werden, entlang welcher eine Leistung zur Erzeugung eines Antriebsmoments einer oder mehrerer Triebachsen des Fahrzeugs geführt wird. Die Erfindung eignet sich sinnvollerweise für ein Fahrzeug, welches mehrere antreibbare Triebachsen aufweist. Die Antriebsstränge des Satzes sind dabei insbesondere jeweils einer unterschiedlichen Gruppe von Triebachsen des Fahrzeugs zugeordnet. Sind Triebachsen des Fahrzeugs in unterschiedlichen Fahrwerken – typischerweise sogenannten Triebdrehgestellen – gelagert, können die Antriebsstränge jeweils einem unterschiedlichen Fahrwerk oder einer unterschiedlichen Gruppe von Fahrwerken zugeordnet sein. Beispielweise können dabei Gruppen von Fahrwerken gebildet sein, auf denen jeweils ein unterschiedlicher Wagen des Fahrzeugs gestützt ist. Der Satz von Antriebssträngen dient zweckmäßigerweise zur parallelen Führung elektrischer Leistung zu den zugeordneten Triebachsen, Gruppen von Triebachsen bzw. Gruppen von Fahrwerken, wobei sie in diesem Zusammenhang als „parallele Antriebsstränge“ betrachtet werden können.
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Ein Antriebsstrang kann auf unterschiedlichen Ebenen der Fahrzeugantriebseinrichtung definiert sein. So weist ein Antriebsstrang sinnvollerweise zumindest eine Wechselrichtereinheit und einen oder mehrere, an die Wechselrichtereinheit angeschlossenen Fahrmotoren auf. Weist die Fahrzeugantriebseinrichtung einen Traktionszwischenkreis auf, sind die Antriebsstränge zweckmäßigerweise an den Zwischenkreis angeschlossen. In einer Konfiguration der Fahrzeugantriebseinrichtung mit mehreren Traktionszwischenkreisen können jeweils mehrere Antriebsstränge an diese angeschlossen sein. Ein Antriebsstrang kann außerdem selbst einen Traktionszwischenkreis, eine oder mehrere an diesen angeschlossenen Wechselrichtereinheiten und den oder die mehreren an diese angeschlossenen Fahrmotoren aufweisen. Er kann zudem eine im Betrieb den Traktionszwischenkreis speisende Stromrichtereinheit – auch „Eingangsschaltung“ genannt – umfassen.
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Die Antriebsstränge des Satzes werden zweckmäßigerweise jeweils von einer Antriebssteuereinheit gesteuert. Diese ist zur Steuerung zumindest einer Komponente der entsprechenden Kette vorgesehen. Insbesondere ist die Antriebssteuereinheit zur Steuerung zumindest einer leistungselektronischen Komponente, z.B. einer Stromrichtereinheit, des zugeordneten Antriebsstrangs vorgesehen. Ein Aufgabesollwert, welcher einem Antriebsstrang zugeordnet wird, ist vorzugsweise ein Sollwert für zumindest eine leistungselektronische Komponente des Antriebsstrangs, insbesondere eine Stromrichtereinheit. Der Sollwert wird dabei an die jeweilige Antriebssteuereinheit übermittelt. Die Antriebssteuereinrichtung weist sinnvollerweise physikalische und/oder logische Schnittstellen zu den unterschiedlichen Antriebssteuereinheiten auf, über die Aufgabesollwerte für die Antriebssteuereinheiten übermittelbar sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein berücksichtigter Betriebsparameter ein durch eine Traktionskraft und eine Fahrzeuggeschwindigkeit definierter Betriebspunkt ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die durchzuführende Antriebsaufgabe der Fahrzeugantriebseinrichtung durch die Vorgabe – z.B. durch den Fahrzeugführer oder eine automatische Fahrzeugsteuerung – eines Traktionskraftsollwerts definiert ist. Unter „Fahrzeuggeschwindigkeit“ soll die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zu der von diesem befahrenen Strecke verstanden werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, eine Verteilung von bei der Durchführung der Antriebsaufgabe zu betreibenden und bei der Durchführung der Antriebsaufgabe nicht zu betreibenden Antriebssträngen zu bestimmen. Die Auswerteeinheit kann zur Bestimmung der Verteilung die Anzahl der zu betreibenden Antriebsstränge und/oder die Anzahl der nicht zu betreibenden Antriebsstränge bestimmen. Insbesondere kann die Auswerteeinheit dazu vorgesehen sein, eine Anzahl von Antriebssträngen zu bestimmen, welchen Aufgabesollwerte, die ungleich 0 sind, zugeordnet werden.
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In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, abhängig vom Betriebsparameter die Verteilung derart zu bestimmen, dass diese beim Vorliegen des Betriebsparameters zumindest einen Betriebswirkungsparameter der Fahrzeugantriebseinrichtung optimiert. Die Bestimmung der Verteilung erfolgt dabei vorteilhaft derart, dass – gegenüber einer gleichmäßigen Zuordnung von Aufgabesollwerten zu sämtlichen Antriebssträngen – eine verbesserte Betriebswirkung, bevorzugt die bestmögliche Betriebswirkung erreicht wird.
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Die Bestimmung der Verteilung kann die Ausführung eines Optimierungsalgorithmus durch eine Recheneinheit der Auswerteeinheit umfassen. Es kann jedoch eine schnelle Bestimmung erfolgen, wenn die Antriebssteuereinrichtung eine Datenbank aufweist, in welcher Kenngrößen für den Betriebsparameter jeweils eine Zahl von Antriebssträngen zugeordnet ist, welche den Betriebswirkungsparameter optimiert, wobei die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, die Verteilung auf der Basis der Datenbank zu bestimmen. Die in der Datenbank eingetragene Zahl kann einer Anzahl von zu betreibenden Antriebssträngen oder einer Anzahl von nicht zu betreibenden Antriebssträngen entsprechen. Die Datenbank ist sinnvollerweise in einer Speichereinheit eines Fahrzeugs, in welchem die Antriebssteuereinrichtung angeordnet ist, gespeichert. Die Datenbank kann in einer Speichereinheit der Antriebssteuereinrichtung selbst gespeichert sein.
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Hinsichtlich eines effizienten Betriebs des Fahrzeugs ist vorteilhaft, wenn der zu optimierende Betriebswirkungsparameter eine Wirkungsgradkenngröße der Fahrzeugantriebseinrichtung ist. Die Wirkungsgradkenngröße kann der Wirkungsgrad der Fahrzeugantriebseinrichtung, der Wirkungsgrad eines Antriebsstrangs, der Wirkungsgrad einer Unter-gruppe des Satzes von Antriebssträngen oder eine zu optimierende Kenngröße sein, die aus einer oder mehreren der genannten Kenngrößen abgeleitet ist.
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Bezüglich einer durch den Betrieb der Fahrzeugantriebseinrichtung hervorgerufenen Störung der Infrastruktur ist vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, Taktsollwerte für leistungselektronische Komponenten der Antriebsstränge zu bestimmen. Ein Taktsollwert kann dabei eine Taktfrequenz oder ein Taktversatz sein. Hierdurch können Ströme mit die Infrastruktur störenden Frequenzen vorteilhaft vermindert werden. Weist der Antriebsstrang einen Traktionszwischenkreis auf, werden durch die Auswerteeinheit vorteilhaft Taktsollwerte für eine in einem Traktionsbetrieb diesen Zwischenkreis speisende Stromrichtereinheit (auch „Eingangsschaltung“ des Antriebsstrangs genannt) bestimmt.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, eine Betriebsart für einen bestimmten Antriebsstrang auf der Basis einer Benutzungshistorienkenngröße des Antriebsstrangs zu bestimmen. Hierdurch kann ein die Fahrzeugantriebseinrichtung schonender Betrieb erreicht werden. Eine Benutzungshistorienkenngröße eines Antriebsstrangs kann insbesondere eine kumulierte Benutzungsdauer, kumulierte Traktionskraftvorgaben oder eine aus diesen genannten Größen hergeleitete Kenngröße sein. Ist die Auswerteeinheit wie oben beschrieben dazu vorgesehen, eine Verteilung von bei der Antriebsaufgabe zu betreibenden und bei der Antriebsaufgabe nicht zu betreibenden Antriebssträngen zu bestimmen, kann diese Verteilung die Auswahl einer bestimmten oder mehrerer bestimmter Antriebsstränge auf der Basis der entsprechenden Benutzungshistorienkenngrößen umfassen.
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Die Auswerteeinheit ist vorteilhafterweise dazu vorgesehen, Betriebsarten für Antriebsstränge zu bestimmen, die jeweils einen unterschiedlichen Traktionszwischenkreis aufweisen. In dieser Ausführung umfassen die Antriebsstränge typischerweise jeweils eine in einem Traktionsbetrieb den Traktionszwischenkreis speisende Eingangsschaltung und zumindest eine an den Traktionszwischenkreis angeschlossene, im Traktionsbetrieb zumindest einen Fahrmotor speisende Wechselrichtereinheit.
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In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, Betriebsarten für Antriebsstränge zu bestimmen, die jeweils zumindest zwei an den Traktionszwischenkreis des jeweiligen Antriebsstrangs angeschlossene Wechselrichtereinheiten aufweisen, wobei die Wechselrichtereinheiten des Satzes von Antriebssträngen eine Gruppe von Wechselrichtereinheiten bilden und die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, abhängig vom Betriebsparameter für Wechselrichtereinheiten der Gruppe differenzierbare Betriebsarten zur Durchführung der Antriebsaufgabe zu bestimmen. Hierzu kann eine weiter erhöhte Flexibilität in der Durchführung der Antriebsaufgabe auf der Ebene der Wechselrichtereinheiten erreicht werden. Die gebildete Gruppe kann insbesondere die gesamten Wechselrichtereinheiten, bevorzugt die gesamten, zumindest teilweise betriebsfähigen Wechselrichtereinheiten der Fahrzeugantriebseinrichtung umfassen. Die Wechselrichtereinheiten speisen in einem Traktionsbetrieb jeweils einen oder mehrere Fahrmotoren. Alternativ oder zusätzlich kann eine erhöhte Flexibilität erreicht werden, wenn die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, Betriebsarten für Antriebsstränge zu bestimmen, die jeweils eine Gruppe von an den Traktionszwischenkreis des jeweiligen Antriebsstrangs angeschlossenen Wechselrichtereinheiten aufweisen, wobei die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, abhängig vom Betriebsparameter für die Wechselrichtereinheiten innerhalb zumindest einer der Gruppen differenzierbare Betriebsarten zur Durchführung der Antriebsaufgabe zu bestimmen. Die Wechselrichtereinheiten speisen in einem Traktionsbetrieb jeweils einen oder mehrere Fahrmotoren.
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Die vorgeschlagene Antriebssteuereinrichtung kann Bestandteil der Infrastruktur auf der Landseite sein. Dies eignet sich insbesondere für eine automatisierte Steuerung eines Fahrzeugs, insbesondere für einen fahrerlosen Betrieb des Fahrzeugs. In einer bevorzugten Ausführung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Antriebssteuereinrichtung im Fahrzeug angeordnet ist, in welchem die zugeordnete Fahrzeugantriebseinrichtung eingebaut ist. Die Erfindung eignet sich ferner insbesondere bei einem Schienenfahrzeug, bei welchem eine Fahrzeugantriebseinrichtung typischerweise eine höhere Anzahl an parallelen Antriebssträngen aufweist. Vorteilhaft wird die Erfindung bei einem langen Triebzug, welcher zumindest sechs Wagen aufweist, und/oder bei einem für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb, insbesondere einen Betrieb über 300 km/h, vorgesehenen Triebzug eingesetzt.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeugantriebseinrichtung, welche einen Satz von Antriebssträngen aufweist, bei welchem eine durchzuführende Antriebsaufgabe der Fahrzeugantriebseinrichtung vorliegt. Es wird vorgeschlagen, dass abhängig von zumindest einem Betriebsparameter differenzierte Betriebsarten für Antriebsstränge des Satzes bestimmt werden und der Satz von Antriebssträngen zur Durchführung der Antriebsaufgabe gemäß den Betriebsarten gesteuert wird. Hierdurch kann eine vorteilhafte Flexibilität im Betrieb der verschiedenen Antriebsstränge erreicht werden. Zu weiteren vorteilhaften Wirkungen des vorgeschlagenen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen zur vorgeschlagenen Antriebssteuereinrichtung verwiesen.
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Es werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: ein Schienenfahrzeug mit einer Fahrzeugantriebseinrichtung in einer schematischen Ansicht,
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2: eine Datenbank der Fahrzeugantriebseinrichtung,
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3: einen Wirkungsgradverlauf eines Antriebsstrangs der Fahrzeugantriebseinrichtung aus 1 als Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit und Traktionskraft, und
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4: eine alternative Fahrzeugantriebseinrichtung.
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1 zeigt ein Schienenfahrzeug 10 in einer schematischen Seitenansicht mit einer stark vereinfachten Darstellung einer Fahrzeugantriebseinrichtung des Schienenfahrzeugs 10. Es ist als Verband von Wagen 12 ausgebildet, die jeweils für den Transport von Personen vorgesehen sind. Zumindest einer dieser Wagen 12 ist als Triebwagen ausgebildet, der zumindest eine antreibbare Triebachse 14 aufweist. In der betrachteten Ausführung sind jeweils die Endwagen sowie zwei Mittelwagen als Triebwagen ausgebildet, bei welchen sämtliche Achsen als Triebachse 14 ausgebildet sind. Die Triebachsen 14 sind jeweils paarweise an einem sogenannten Triebdrehgestell 16 gelagert. Sie werden außerdem jeweils von einem Fahrmotor 18 angetrieben, wobei die einem Paar von Antriebsachsen 14 zugeordneten Fahrmotoren 18 im entsprechenden Triebdrehgestell 16 gelagert sind. Die Fahrmotoren 18 eines Triebdrehgestells 16 werden im Traktionsbetrieb mit einer mittels einer Wechselrichtereinheit 20 erzeugten Leistung versorgt. Beispielsweise sind die Wechselrichtereinheiten 20 als Pulswechselrichter ausgebildet. Die Wechselrichtereinheiten 20 beziehen eine elektrische Energie aus einem Traktionszwischenkreis 22, welcher eine Gleichspannung führt. Die Traktionszwischenkreise 22 werden selbst jeweils durch eine Stromrichtereinheit 24 gespeist, welche im Traktionsbetrieb die Funktion eines Gleichrichters hat. Insbesondere sind die Stromrichtereinheiten 24 jeweils als Vierquadrantensteller ausgebildet.
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Eine im Betrieb einen Traktionszwischenkreis 22 speisende Stromrichtereinheit 24, dieser Traktionszwischenkreis 22, die an diesen angeschlossenen Wechselrichtereinheiten 20 und die diesen zugeordneten Fahrmotoren 18 bilden jeweils einen Antriebsstrang 26.1, 26.2, 26.3 bzw. 26.4. Die Antriebsstränge 26 sind Bestandteile einer Fahrzeugantriebseinrichtung 28, welche außerdem Transformatoren 30 zur Versorgung der Antriebsstränge 26 mit elektrischer Energie aufweist. In der betrachteten Ausführung speisen zwei Transformatoren 30 jeweils zwei Antriebsstränge 26. Die Transformatoren 30 wandeln bekannterweise eine von einer Netzversorgung 32 bezogene Hochspannung in eine niedrigere Spannung um.
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Die Antriebsstränge 26 weisen jeweils eine Antriebssteuereinheit 34 auf, die zur Steuerung der leistungselektronischen Komponenten, insbesondere der Wechselrichtereinheiten 20 und der Stromrichtereinheit 24 des entsprechenden Antriebsstrangs 26 vorgesehen ist. Die Steuerung der einzelnen Antriebsstränge 26 erfolgt durch ein Zusammenwirken der Antriebssteuereinheiten 34 und einer den Antriebssteuereinheiten 34 übergeordneten Antriebssteuereinrichtung 36. Diese steht mit den lokalen Antriebssteuereinheiten 34 einerseits und einer Eingabeeinrichtung 38 andererseits in Wirkverbindung. Diese dient insbesondere dazu, einen Traktionskraftsollwert für eine von der Fahrzeugantriebseinrichtung 28 durchzuführende Antriebsaufgabe vorzugeben. Die Eingabeeinrichtung 38 ist zur Eingabe durch den Fahrzeugführer vorgesehen, wobei sie optional auch die Vorgabe eines Traktionskraftsollwerts durch eine automatische Zugsteuerung – insbesondere in Verbindung mit einer Zugbeeinflussung oder einem fahrerlosen Betrieb – erlaubt. Die Antriebssteuereinrichtung 36 empfängt den Traktionskraftsollwert der Eingabeeinrichtung 38 und erzeugt auf dessen Basis individuelle Aufgabesollwerte für die Antriebsstränge 26.
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In einem ersten Betriebsmodus der Antriebssteuereinrichtung 36 erfolgt eine gleichmäßige Verteilung des Traktionskraftsollwerts auf die einzelnen Antriebsstränge 26.
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Zur Ausführung eines zweiten Betriebsmodus der Antriebssteuereinrichtung 36 weist diese eine Auswerteeinheit 40 auf, die dazu vorgesehen ist, bezüglich einer durchzuführenden Antriebsaufgabe der Fahrzeugantriebseinrichtung 28 abhängig von zumindest einem Betriebsparameter differenzierbare Betriebsarten für die Antriebsstränge 26 zu bestimmen. Die Auswerteeinheit 40 ist dabei insbesondere dazu vorgesehen, eine Verteilung von zu betreibenden und nicht zu betreibenden Antriebssträngen zu bestimmen. Hierzu bestimmt sie – abhängig von einem Betriebsparameter BP – eine Anzahl A von Antriebssträngen 26, welchen Aufgabesollwerte zugeordnet werden.
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Sind ein oder mehrere Antriebsstränge 26 fehlerbedingt nur eingeschränkt verfügbar, wird dies von der Auswerteeinheit 40 berücksichtigt. Sind ein oder mehrere Antriebsstränge 26 nicht betriebsfähig, werden sie bei der Verteilung nicht berücksichtigt. Anders formuliert werden sie vom Satz von Antriebssträngen 26 ausgeschlossen, welchen Aufgabesollwerte zuordenbar sind.
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Ein Betriebsparameter BP (siehe 2) entspricht insbesondere einem Betriebspunkt, welcher durch eine Gesamttraktionskraft TK der Fahrzeugantriebseinrichtung 28 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V definiert ist. Die Antriebssteuereinrichtung 36 weist eine Datenbank DB auf, in welcher Kenngrößen für den Betriebsparameter BP jeweils eine Anzahl A von Antriebssträngen 26 zugeordnet ist. Diese ist in 2 dargestellt. Der Betriebsparameter BP ist dabei durch ein Paar von Kenngrößen definiert, wobei eine erste Kenngröße eine Geschwindigkeitskenngröße ist und eine zweite Kenngröße einer Gesamttraktionskraftskenngröße entspricht. Die in der Datenbank DB hinterlegte Anzahl A entspricht einer Zahl, welche für den Betriebsparameter BP zumindest einen Betriebswirkungsparameter der Fahrzeugantriebseinrichtung 28 optimiert.
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In der betrachteten Datenbank DB ist dieser Betriebswirkungsparameter eine Wirkungsgradkenngröße der Fahrzeugantriebseinrichtung 28, insbesondere der Wirkungsgrad der gesamten Fahrzeugantriebseinrichtung 28.
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Die Abhängigkeit des Wirkungsgrads eines Antriebsstrangs 26 als Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit und Traktionskraft wird anhand der 3 erläutert. Diese zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung den Wirkungsgradsverlauf eines Antriebsstrangs 26 als Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit V und der von diesem Antriebsstrang 26 erzeugten Traktionskraft Z. Bei einer Gesamttraktionskraft TK von 60 kN bei einer Geschwindigkeit von 160 km/h ergeben sich im oben genannten ersten Betriebsmodus (gleichmäßige Verteilung der Aufgabesollwerte auf sämtliche Antriebsstränge 26) eine Traktionskraft Z von 15 kN und ein Wirkungsgrad von 78%. Dies entspricht dem Punkt P1 in 3. Werden – im zweiten Betriebsmodus – am gleichen Betriebspunkt BP nur zwei der vier Antriebsstränge 26 benutzt, ergibt sich eine Traktionskraft Z von 30 kN, wodurch der Wirkungsgrad auf 82% (Punkt P2) steigt.
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In der Datenbank DB ist daher beim Betriebspunkt (160 km/h, 60 kN) die Zahl „2“ hinterlegt. Die Auswerteeinheit 40 bestimmt durch Heranziehen dieser Datenbank DB die Anzahl A der Antriebsstränge 26, welchen Aufgabesollwerte ASK in der Form eines Traktionskraftsollwerts zugeordnet werden. Es wird hierbei zwei Antriebssträngen 26 jeweils ein Aufgabesollwert ASK zugeordnet, welcher dem Wert 30 kN entspricht.
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In einer Variante des zweiten Betriebsmodus ist die Auswerteeinheit 40 dazu vorgesehen, einen Aufgabesollwert ASK für einen bestimmten Antriebsstrang 26 auf der Basis einer Benutzungshistorienkenngröße des Antriebsstrangs 26 zu bestimmen. Es soll damit berücksichtigt werden, dass die einzelnen Antriebsstränge 26 über die Zeit möglichst gleichmäßig belastet werden, indem typischerweise Zeitdauer und Höhe der Aufgabesollwerte ASK an die einzelnen Antriebsstränge 26 als Benutzungshistorienkenngrößen kumuliert werden. Basierend auf diesen Benutzungshistorienkenngrößen trifft die Auswerteeinheit 40 eine Auswahl bezüglich des bzw. der Antriebsstränge 26, welchen ein bestimmter Aufgabesollwert zuzuordnen ist. In der betrachteten Ausführung handelt es sich um die Antriebsstränge 26.1 und 26.4.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Variante des zweiten Betriebsmodus erfolgt die Zuordnung von Aufgabesollwerten an die einzelnen Antriebsstränge 26 durch die Auswerteeinheit 40, wobei diese Aufgabesollwerte Taktsollwerte AST für die Stromrichtereinheiten 24 – auch Eingangsschaltungen der Antriebsstränge 26 genannt – sind. Dabei handelt es sich um Taktfrequenz TF und/oder Taktversatz TV der Stromrichtereinheiten 24. Diese sind – wie in 2 gestrichelt dargestellt – als Funktion des Betriebsparameters BP in der Datenbank DB hinterlegt.
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Im oben betrachteten Ausführungsbeispiel sind die Antriebsstränge 26 jeweils als Zusammenfassung eines Traktionszwischenkreises 22, der diesem zugeordneten Wechselrichtereinheiten 20 und Stromrichtereinheit 24 und der Fahrmotoren 18 betrachtet. Die Antriebsstränge 26 weisen demnach jeweils einen unterschiedlichen Traktionszwischenkreis 22 auf. An die Traktionszwischenkreise 22 sind jeweils zwei Wechselrichtereinheiten 20 angeschlossen.
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Die Wechselrichtereinheiten 20 des Satzes von Antriebssträngen 26 bilden eine Gruppe G von Wechselrichtereinheiten 20. Die Gruppe G umfasst die gesamten, zumindest teilweise funktionsfähigen Wechselrichtereinheiten 20 der Fahrzeugantriebseinrichtung 28. In einer alternativen oder zusätzlichen Variante des zweiten Betriebsmodus ist die Auswerteeinheit 40 dabei dazu vorgesehen, abhängig vom Betriebsparameter BP individuelle, differenzierbare Betriebsarten für Wechselrichtereinheiten 20 der Gruppe G zu bestimmen. Dies kann wie oben für die Antriebsstränge 26 beschrieben anhand einer Datenbank erfolgen. Diese nimmt die Form der Datenbank DB an, wobei die Anzahl A der Zahl der Wechselrichtereinheiten 20 entspricht, welchen Aufgabesollwerte zugeordnet werden. Diese Anzahl entspricht der Zahl der Wechselrichtereinheiten 20, an die ein Aufgabesollwert ASK gegeben werden soll.
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4 zeigt eine alternative Ausführung der Fahrzeugantriebseinrichtung 28. Sie umfasst wie im obigen Ausführungsbeispiel mehrere Antriebsstränge 26‘.1, 26‘.2, die jeweils einen unterschiedlichen Traktionszwischenkreis 22 aufweisen. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden ist der folgende Text auf die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungen gerichtet. Die Antriebsstränge 26‘.1, 26‘.2 weisen jeweils eine Gruppe G1 bzw. G2 auf, die von an den jeweiligen Traktionszwischenkreis 22 des Antriebsstrangs 26‘.1, 26‘.2 parallel angeschlossenen Wechselrichtereinheiten 20 gebildet ist. Die Auswerteeinheit 40 ist dabei dazu vorgesehen, innerhalb jeder Gruppe G1, G2 abhängig vom Betriebsparameter BP für die Wechselrichtereinheiten 20 dieser Gruppe G1 bzw. G2 differenzierbare Betriebsarten zur Durchführung der Antriebsaufgabe zu bestimmen. Insbesondere bestimmt die Auswerteeinheit 40 für jede Gruppe G1, G2 eine Verteilung von beim vorliegenden Betriebsparameter BP zu betreibenden und nicht zu betreibenden Wechselrichtereinheiten 20. Dies kann wie oben für die Antriebsstränge 26 beschrieben anhand einer Datenbank erfolgen. Diese nimmt die Form der Datenbank DB an, wobei die Anzahl A der Zahl der Wechselrichtereinheiten 20 in der jeweiligen Gruppe G1 bzw. G2 entspricht, welchen Aufgabesollwerte zugeordnet werden. Diese Anzahl entspricht in der betrachteten Gruppe der Zahl der Wechselrichtereinheiten 20, an die ein Aufgabesollwert ASK gegeben werden soll.
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Die Gruppen G1, G2 weisen in der Ausführung nach 4 jeweils zumindest drei Wechselrichtereinheiten 20 auf. Das hier für die Gruppen G1, G2 beschriebene Verfahren kann auch bei der Ausführung nach 1 Anwendung finden, bei welcher an die Traktionszwischenkreise 22 jeweils eine Gruppe mit zwei Wechselrichtereinheiten 20 angeschlossen ist.
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Sind in der Gruppe G oder in den Gruppen G1, G2 Wechselrichtereinheiten 20 fehlerbedingt nur eingeschränkt verfügbar, wird dies von der Auswerteeinheit 40 berücksichtigt. Sind eine oder mehrere Wechselrichtereinheiten 20 nicht betriebsfähig, werden sie bei der Verteilung nicht berücksichtigt. Anders formuliert werden sie von der jeweiligen Gruppe G, G1 bzw. G2 von Wechselrichtereinheiten 20 ausgeschlossen, welchen Aufgabesollwerte zuordenbar sind.
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In den beschriebenen Ausführungen ist die Auswerteeinheit 40 zur Bestimmung von Betriebsarten für Antriebsstränge vorgesehen, die jeweils einen unterschiedlichen Traktionszwischenkreis 22 aufweisen. Gemäß einer alternativen, nicht dargestellten Variante kann die Auswerteinheit 40 zur Bestimmung von Betriebsarten für Antriebsstränge vorgesehen sein, die jeweils durch eine unterschiedliche Wechselrichtereinheit 20 definiert ist. Die auf diese Art auf einer unterschiedlichen Ebene der Fahrzeugantriebseinrichtung 28 definierten Antriebsstränge sind an einen zugeordneten Traktionszwischenkreis 22 angeschlossen. Insbesondere ist eine Ausführung der Fahrzeugantriebseinrichtung 28 mit einem einzigen Traktionszwischenkreis 22 denkbar, an welchen die unterschiedlichen Antriebsstränge angeschlossen sind.
