DE102018124887A1 - Drive device for a manual transmission-less rail vehicle with an internal combustion engine, a rail vehicle provided therewith and an operating method for such a drive device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (10) für ein schaltgetriebeloses Schienenfahrzeug (50), umfassend mindestens einen ersten Antriebsstrang (12a) mit einer Verbrennungskraftmaschine (14), mindestens eine damit über eine erste Kupplung (16) verbindbare erste elektrische Maschine (18), eine über eine zweite Kupplung (20) mit der ersten elektrischen Maschine (18) verbindbare Abtriebswelle (22), mindestens einen zweiten Antriebsstrang (12b) mit mindestens einer zweiten elektrischen Maschine (30), die mit mindestens einer Antriebsachse (36) verbunden ist, mindestens eine Energiespeichereinheit (40), die mit den elektrischen Maschinen (18, 30) zur Aufnahme oder Abgabe elektrischer Energie verbindbar ist sowie eine Kontrolleinheit (44), welche die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine (14), die elektrischen Maschinen (18, 30), die Kupplungen (16, 20) sowie die Energiespeichereinheit (40) ansteuert. Die Erfindung betrifft ferner ein mit einer solchen Antriebsvorrichtung (10) versehenes Schienenfahrzeug sowie ein Betriebsverfahren für eine solche Antriebsvorrichtung. Wird eine bauliche Vereinfachung erzielt, welche es ermöglicht, ein Schaltgetriebe und eine Anfahrtskupplung durch zwei Kupplungen zu ersetzen, welche nicht zum Anfahren verwendet werden, die damit wesentlich einfacher und kompakter ausgebildet sein können.The invention relates to a drive device (10) for a rail vehicle (50) without a manual transmission, comprising at least one first drive train (12a) with an internal combustion engine (14), at least one first electrical machine (18) that can be connected to it via a first clutch (16) Output shaft (22) that can be connected to the first electrical machine (18) via a second coupling (20), at least one second drive train (12b) with at least one second electrical machine (30) that is connected to at least one drive axis (36) an energy storage unit (40) which can be connected to the electrical machines (18, 30) for receiving or delivering electrical energy and a control unit (44) which controls the at least one internal combustion engine (14), the electrical machines (18, 30) which Controls clutches (16, 20) and the energy storage unit (40). The invention further relates to a rail vehicle provided with such a drive device (10) and to an operating method for such a drive device. A structural simplification is achieved which makes it possible to replace a manual transmission and a start-up clutch by two clutches which are not used for starting, and which can thus be made considerably simpler and more compact.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein schaltgetriebeloses Schienenfahrzeug, ein entsprechendes Schienenfahrzeug sowie ein Betriebsverfahren für ein mit einer solchen Antriebsvorrichtung versehenes Schienenfahrzeug.The invention relates to a drive device for a manual transmission-less rail vehicle, a corresponding rail vehicle and an operating method for a rail vehicle provided with such a drive device.
Im Eisenbahnwesen weisen dieselmechanische sowie auch dieselelektrische Triebzüge bislang vorwiegend keinen Hybridantrieb auf. Zwar kann die im Kfz-Bereich verbreitete Serienhybrid- sowie Parallel hybrid- Technik auch bei Schienenfahrzeugen umgesetzt werden. Ein wesentlicher Unterschied zwischen Kraftfahrzeugen und Schienenfahrzeugen ist der geringe Reibungskoeffizient zwischen Rad und Schiene. Dieser erfordert, dass beim Anfahren die Traktion auf möglichst viele Achsen verteilt werden muss, um eine gewünschte Beschleunigung zu erreichen. Weiterhin verursacht die wesentlich höhere Fahrzeugmasse beim Anfahren eine hohe Belastung der Kupplungen bei einer parallel-hybriden Konfiguration, was aufwendige Kupplungskonfigurationen wie beispielsweise hydraulische Anfahrtswandler erfordert.Until now, diesel-mechanical and diesel-electric multiple units have predominantly not had any hybrid drive in the railway system. The series hybrid and parallel hybrid technology, which is widespread in the automotive sector, can also be implemented in rail vehicles. An essential difference between motor vehicles and rail vehicles is the low coefficient of friction between wheel and rail. This requires that the traction must be distributed over as many axles as possible in order to achieve the desired acceleration. Furthermore, the significantly higher vehicle mass when starting off causes a high load on the clutches in a parallel hybrid configuration, which requires complex clutch configurations such as hydraulic approach transducers.
Serienhybridfahrzeuge können zwar durch das direkt verfügbare maximale Motormoment der elektrischen Maschine sehr gut beschleunigen. Diese Konfiguration bringt aber hohe Investitionskosten, Gewicht und Bauraum mit sich, weil einige Bauteile doppelt ausgeführt werden müssen, insbesondere der Generator sowie dessen Umrichter. Weiterhin treten in allen Betriebspunkten Verluste durch die notwendige Energieumwandlung auf.Series hybrid vehicles can accelerate very well thanks to the directly available maximum motor torque of the electrical machine. However, this configuration entails high investment costs, weight and installation space because some components have to be carried out twice, in particular the generator and its converter. Losses due to the necessary energy conversion also occur at all operating points.
Aus der
Gerade im Fall einer Umrüstung vorhandener dieselmechanischer oder dieselelektrischer Triebzüge auf die Hybridtechnik stehen oftmals nur ein sehr beschränkter Bauraum und ein beschränktes Massenbudget zur Verfügung, in denen auf jeden Fall eine Batterie mit nicht unerheblichem Volumen und großer Masse aufgenommen werden muss, so dass der verbleibende Bauraum und die mögliche Massenerhöhung für die verbleibenden Komponenten noch mehr beschränkt ist.Especially when converting existing diesel-mechanical or diesel-electric multiple units to hybrid technology, there is often only a very limited installation space and a limited mass budget available, in which case a battery with a not inconsiderable volume and large mass must be accommodated, so that the remaining installation space and the possible increase in mass for the remaining components is even more limited.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, die trotz Weglassung bisher für unverzichtbar erachteter Baugruppen einen umfassenden Hybridantrieb ermöglicht und eine sehr kompakte und leichte Bauausführung aufweist.The object of the invention is to provide a drive device for a rail vehicle which, despite the omission of assemblies previously considered indispensable, enables a comprehensive hybrid drive and has a very compact and lightweight construction.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung für ein schaltgetriebeloses Schienenfahrzeug, umfassend
- - mindestens einen ersten Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine, mindestens einer damit über eine erste Kupplung verbindbare erste elektrische Maschine, sowie einer über eine zweite Kupplung mit der ersten elektrischen Maschine verbindbare Abtriebswelle,
- - ferner mindestens einen zweiten Antriebsstrang mit mindestens einer zweiten elektrischen Maschine, die mit mindestens einer Antriebsachse verbunden ist,
- - mindestens eine Energiespeichereinheit, die mit den elektrischen Maschinen zur Aufnahme oder Abgabe elektrischer Energie verbindbar ist,
- - eine Kontrolleinheit, welche die Verbrennungskraftmaschine, die elektrischen Maschinen, die Kupplungen sowie die Energiespeichereinheit steuert.
- at least a first drive train with an internal combustion engine, at least one first electrical machine that can be connected to it via a first clutch, and an output shaft that can be connected to the first electrical machine via a second clutch,
- furthermore at least one second drive train with at least one second electrical machine which is connected to at least one drive axle,
- at least one energy storage unit which can be connected to the electrical machines for receiving or delivering electrical energy,
- - A control unit that controls the internal combustion engine, the electrical machines, the clutches and the energy storage unit.
Durch die erfindungsgemäße Merkmalskombination wird eine bauliche Vereinfachung erzielt, welche es ermöglicht, ein Schaltgetriebe und eine Anfahrtskupplung durch zwei Kupplungen zu ersetzen, welche nicht zum Anfahren verwendet werden, die damit wesentlich einfacher und kompakter ausgebildet sein können. Damit ist es möglich, auf das bei Verbrennungskraftmaschinen bisher als notwendig erachtete Schaltgetriebe sowie eine Anfahrtskupplung zu verzichten und damit die Antriebsvorrichtung baulich einfacher und platzsparender auszubilden. Damit lässt sich insbesondere bei der Umrüstung herkömmlicher dieselmechanischer oder dieselelektrischer Triebzüge der für die Nachrüstung einer Batterie notwendige Bauraum und Massespielraum bereitstellen. The combination of features according to the invention achieves a structural simplification which makes it possible to replace a manual transmission and a starting clutch by two clutches which are not used for starting, and which can thus be made considerably simpler and more compact. This makes it possible to dispense with the manual transmission and an approach clutch previously considered necessary in internal combustion engines, and thus to make the drive device structurally simpler and space-saving. In this way, the space and mass required for retrofitting a battery can be made available, particularly when converting conventional diesel-mechanical or diesel-electric multiple units.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Abtriebswelle mit mindestens einem Radsatz über je ein Kegelradgetriebe verbunden. Damit wird die vom ersten Antriebsstrang erzeugte Energie auf mindestens ein Räderpaar übertragen. Es ist vorteilhafterweise auch möglich, mehrere Räderpaare, insbesondere solche, die in einem Drehgestell zusammengefasst sind, anzutreiben, um das vorhandene Drehmoment auf mehrere Räder zu verteilen.According to an advantageous development of the invention, the output shaft is connected to at least one wheel set via a bevel gear. The energy generated by the first drive train is thus transmitted to at least one pair of wheels. It is advantageously also possible to have several pairs of wheels, in particular those in a bogie are summarized to drive in order to distribute the existing torque over several wheels.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist im ersten Antriebsstrang mindestens ein Getriebe mit fester Übersetzung angeordnet. Ein solches Getriebe erfordert wenig Platz und kann an vielen Stellen im Antriebsstrang montiert werden, beispielsweise direkt an der Verbrennungskraftmaschine oder auch hinter der Abtriebswelle.According to an advantageous development of the invention, at least one transmission with a fixed transmission ratio is arranged in the first drive train. Such a transmission requires little space and can be installed in many places in the drive train, for example directly on the internal combustion engine or behind the output shaft.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der erste Antriebsstrang ein Wendegetriebe, um die Verbrennungskraftmaschine für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt verwenden zu können. Alternativ kann auf das Wendegetriebe verzichtet werden, wenn die Rückwärtsfahrt mittels der elektrischen Maschinen erfolgen kann.According to an advantageous development, the first drive train comprises a reversing gear in order to be able to use the internal combustion engine for forward and backward travel. Alternatively, the reversing gear can be dispensed with if the reverse drive can be carried out by means of the electrical machines.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen Startermotor. Eine solche Anordnung ist zwar eher trivial, aber alternativ kann auf den Startermotor verzichtet werden und die im ersten Antriebsstrang angeordnete elektrische Maschine zum Starten der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden.According to an advantageous development, the internal combustion engine comprises a starter motor. Although such an arrangement is rather trivial, the starter motor can alternatively be dispensed with and the electrical machine arranged in the first drive train can be used to start the internal combustion engine.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Kupplungen als Schaltkupplungen, vorzugsweise als trockene Lamellenkupplungen, ausgebildet, welche eine sehr kompakte und baulich einfache Anordnung ermöglichen.According to an advantageous development, the clutches are designed as shift clutches, preferably as dry multi-plate clutches, which enable a very compact and structurally simple arrangement.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Kontrolleinheit eine Kennfeldspeichereinrichtung, in der mindestens ein Motorkennfeld der Verbrennungskraftmaschine mit Relationen zwischen Drehzahl, Ausgangsmoment und einer weiteren Größe gespeichert ist. Diese Größe ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Schadstoffausstoß oder ein wesentlicher Bestandteil davon wie NOx. Alternativ ist diese Größe der Treibstoffverbrauch. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann das Kennfeld auch eine weitere Dimension umfassen und insbesondere sowohl den Schadstoffausstoß als auch den Treibstoffverbrauch enthalten, so dass ein Betriebspunkt ermittelbar ist, der einen Kompromiss zwischen beiden Forderungen nach geringen Schadstoffemissionen und Treibstoffverbrauch darstellt. According to an advantageous further development, the control unit comprises a map storage device in which at least one engine map of the internal combustion engine is stored with relations between speed, output torque and a further variable. According to a preferred development, this variable is the emission of pollutants or an essential component thereof such as NO x . Alternatively, this quantity is the fuel consumption. According to a further advantageous development, the characteristic diagram can also include a further dimension and in particular contain both the pollutant emissions and the fuel consumption, so that an operating point can be determined which represents a compromise between the two requirements for low pollutant emissions and fuel consumption.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst diese eine Energieeinspeiseeinrichtung zur Zuführung von elektrischer Energie von einer externen Energiequelle. Die Energieeinspeiseeinrichtung kann insbesondere als Stromabnehmer ausgebildet sein, der mit einer Stromschiene oder Oberleitung in elektrische Verbindung gebracht werden kann. Dann kann entweder die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet und mittels der elektrischen Maschinen gefahren werden oder die Energiespeichereinheit kann auf diese Weise geladen werden.According to an advantageous development of the invention, this comprises an energy feed device for supplying electrical energy from an external energy source. The energy feed device can in particular be designed as a current collector, which can be brought into electrical connection with a busbar or overhead line. Then either the internal combustion engine can be switched off and driven by means of the electrical machines, or the energy storage unit can be charged in this way.
Eine Ausbildung der Erfindung sieht vor, ein Schienenfahrzeug bereitzustellen, das eine Antriebsvorrichtung gemäß einer der o.g. Ausbildungen umfasst. Dabei ist es vorzugsweise möglich, in einer einfachen Ausführungsform einen ersten und einen zweiten Antriebsstrang vorzusehen. Alternativ können zwei erste Antriebsstränge, also mit zwei Verbrennungskraftmaschinen vorgesehen werden, vor allem in einem symmetrischen Triebwagen ganz vorn und hinten. Alternativ oder zusätzlich können mehrere zweite Antriebsstränge vorgesehen werden, insbesondere wenn elektrische Maschinen direkt an den Rädern angebracht sind.An embodiment of the invention provides to provide a rail vehicle that has a drive device according to one of the above. Training includes. It is preferably possible to provide a first and a second drive train in a simple embodiment. Alternatively, two first drive trains, that is to say with two internal combustion engines, can be provided, especially in a symmetrical railcar at the very front and rear. Alternatively or additionally, a plurality of second drive trains can be provided, in particular if electrical machines are attached directly to the wheels.
Die Erfindung umfasst ferner ein Betriebsverfahren für eine vorbeschriebene Antriebsvorrichtung zum Anfahren des Schienenfahrzeugs bis zum Erreichen einer Zielgeschwindigkeit, wobei sich die erste Kupplung außer Eingriff befindet und die elektrischen Maschinen von der Kontrolleinheit zur Erzeugung von Drehmomenten zum Zweck der Beschleunigung des Schienenfahrzeugs angesteuert werden.
Bei Erreichen einer Schwellwertdrehzahl mittels des elektrischen Antriebes wird entweder mittels eines Anlassermotors die Verbrennungskraftmaschine gestartet und anschließend, vorzugsweise bei weitgehend gleicher Drehzahl auf beiden Seiten die erste Kupplung in Eingriff gebracht. Alternativ, wenn kein Anlassermotor vorhanden ist, wird bei Erreichen der Schwellwertdrehzahl an der Abtriebswelle die erste Kupplung in Eingriff gebracht und dadurch die Verbrennungskraftmaschine in Bewegung gesetzt und gestartet. Anschließend steuert die Kontrolleinheit die Verbrennungskraftmaschine sowie die elektrischen Maschinen, bis eine Zielgeschwindigkeit erreicht ist.The invention further comprises an operating method for a drive device as described above for starting the rail vehicle until a target speed is reached, the first clutch being disengaged and the electrical machines being controlled by the control unit for generating torques for the purpose of accelerating the rail vehicle.
When a threshold speed is reached by means of the electric drive, the internal combustion engine is started either by means of a starter motor and then, preferably at largely the same speed, the first clutch is engaged on both sides. Alternatively, if there is no starter motor, the first clutch is engaged when the threshold speed is reached on the output shaft and the internal combustion engine is started and started. The control unit then controls the internal combustion engine and the electrical machines until a target speed is reached.
Auf diese Weise lässt sich ein derartiges Schienenfahrzeug starten, ohne dass ein Schaltgetriebe erforderlich ist.In this way, such a rail vehicle can be started without the need for a manual transmission.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird von der Kontrolleinheit die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine auf der Grundlage eines gespeicherten Kennfeldes derart angesteuert, dass ein Kennfeldminimum für die aktuelle Motordrehzahl vorliegt. Auf diese Weise kann der Beschleunigungsvorgang entweder mit geringst möglicher Schadstoffemission oder geringst möglichem Treibstoffverbrauch ausgeführt werden, was insbesondere bei Schienenfahrzeugen mit häufigen Stopps wie S-Bahnen oder dergleichen von Vorteil ist.According to an advantageous development, the control unit controls the at least one internal combustion engine on the basis of a stored map so that there is a map minimum for the current engine speed. In this way, the acceleration process can be carried out either with the lowest possible pollutant emissions or the lowest possible fuel consumption, which is particularly advantageous in the case of rail vehicles with frequent stops such as S-Bahn trains or the like.
Natürlich ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass bei Bremsvorgängen diese wenn möglich über eine Beschaltung der elektrischen Maschinen als Generatoren erfolgt, um möglichst viel kinetische Energie zurückzugewinnen.Of course, it is provided in the context of the invention that during braking operations, if possible, this is done by connecting the electrical ones Machines are used as generators in order to recover as much kinetic energy as possible.
Die Erfindung umfasst ferner ein Betriebsverfahren für eine vorbeschriebene Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Schienenfahrzeugs mit einer Zielgeschwindigkeit, wobei sich die erste und zweite Kupplung in Eingriff befinden, von der Kontrolleinheit die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine auf der Grundlage eines gespeicherten Kennfeldes in einen Betriebspunkt gesteuert wird, bei dem ein Kennfeldminimum für eine der Zielgeschwindigkeit von dem Antriebsstrang vorgegebenen Motordrehzahl vorliegt.The invention further comprises an operating method for a drive device as described above for moving the rail vehicle at a target speed, the first and second clutches being in engagement, the control unit controlling the at least one internal combustion engine on the basis of a stored characteristic map to an operating point at which there is a map minimum for an engine speed predetermined by the drive train for the target speed.
Von der Kontrolleinheit werden die elektrischen Maschinen als Elektromotoren geschaltet, um ein zusätzliches Drehmoment an Abtriebswellen bereitzustellen, falls das von der mindestens einen Verbrennungskraftmaschine erzeugte Drehmoment nicht zur Erzielung der Zielgeschwindigkeit ausreicht. Alternativ wird von der Kontrolleinheit mindestens eine elektrische Maschine als Generator geschaltet, um Drehmoment abzuzweigen und in der Energiespeichereinheit zu speichern, falls das von der mindestens einen Verbrennungskraftmaschine erzeugte das für die Zielgeschwindigkeit erforderliche Drehmoment überschreitet.The electrical machines are switched by the control unit as electric motors in order to provide an additional torque on output shafts if the torque generated by the at least one internal combustion engine is not sufficient to achieve the target speed. Alternatively, the control unit switches at least one electrical machine as a generator in order to branch off torque and to store it in the energy storage unit if the torque generated by the at least one internal combustion engine exceeds the torque required for the target speed.
Hierdurch wird eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit mit verbrauchs- oder schadstoffoptimiertem Betrieb ermöglicht.This enables a journey at constant speed with operation that is optimized for consumption or pollutants.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird bei Betrieb mindestens einer der elektrischen Maschinen als Generator von der Kontrolleinheit der Ladezustand der Energiespeichereinheit ermittelt und je nach Ladezustand der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine zur Erzeugung von mehr Drehmoment und damit Ladestrom für die Energiespeichereinheit verstellt.According to an advantageous further development, the control unit determines the state of charge of the energy storage unit during operation of at least one of the electrical machines as a generator and, depending on the state of charge, the operating point of the internal combustion engine is adjusted to generate more torque and thus charging current for the energy storage unit.
Hierdurch lässt sich also die Energiespeichereinheit laden, wenn deren Ladezustand zu gering ist indem der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine entlang des eingestellten Kennfeldminimums verstellt, also Gas gegeben wird und der erzeugte Überschuss an Drehmoment über die als Generator geschaltete direkt verbundene elektrische Maschine in elektrische Energie gewandelt wird.In this way, the energy storage unit can be charged if its state of charge is too low by adjusting the operating point of the internal combustion engine along the set minimum map, that is to say giving gas and converting the excess torque generated into electrical energy via the directly connected electrical machine connected as a generator.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Verbrennungskraftmaschine vorübergehend in einem zur Regeneration einer vorhandenen Abgasbehandlungseinheit optimalen Betriebspunkt betrieben, wobei die dabei erzeugte Energie abhängig von der Betriebssituation mechanisch an die Abtriebswelle und/oder an die elektrische Maschine bereitgestellt wird. Auf diese Weise lässt sich mit verbrauchs- oder schadstoffoptimiertem Betrieb eine Abgasbehandlungseinheit während des normalen Fahrbetriebes regenerieren.According to an advantageous development, the internal combustion engine is temporarily operated at an operating point that is optimal for regeneration of an existing exhaust gas treatment unit, the energy generated in this way being mechanically provided to the output shaft and / or to the electrical machine, depending on the operating situation. In this way, an exhaust gas treatment unit can be regenerated during normal driving with consumption-optimized or pollutant-optimized operation.
Die Erfindung umfasst ferner ein Betriebsverfahren für eine vorbeschriebene Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Schienenfahrzeugs mit einer Zielgeschwindigkeit, wobei sich die erste Kupplung in Eingriff und die zweite Kupplung außer Eingriff befindet, die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine die im Generatorbetrieb gesteuerte erste elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Energie antreibt, die mindestens eine zweite elektrische Maschine als Elektromotor geschaltet wird, durch welche das Schienenfahrzeug mit der Zielgeschwindigkeit betrieben wird.The invention further comprises an operating method for a drive device as described above for moving the rail vehicle at a target speed, the first clutch being in engagement and the second clutch being out of engagement, which drives at least one internal combustion engine the generator-controlled first electric machine for generating electrical energy, the at least one second electrical machine is switched as an electric motor, by means of which the rail vehicle is operated at the target speed.
Dabei wird von der Kontrolleinheit je nach Ladezustand der Energiespeichereinheit die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine derart angesteuert, dass mehr, gleich viel oder weniger als die zum Antrieb erforderliche elektrische Energie erzeugt und gegebenenfalls in der Energiespeichereinheit gespeichert oder aus dieser entnommen wird, wobei von der Kontrolleinheit die Verbrennungskraftmaschine auf der Grundlage eines gespeicherten Kennfeldes in einen Betriebspunkt gesteuert wird, bei dem ein Kennfeldminimum für die entnommene Energie vorliegt.Depending on the state of charge of the energy storage unit, the control unit controls the at least one internal combustion engine in such a way that more, the same or less than the electrical energy required for driving is generated and possibly stored in or taken from the energy storage unit, the internal combustion engine being controlled by the control unit is controlled on the basis of a stored map into an operating point at which there is a map minimum for the energy withdrawn.
Dabei kann der Betrieb mit Erzeugung genau der für den Fahrbetrieb benötigen Energie vor allem in einem Fall zur Anwendung gelangen, wenn die Energiespeichereinheit defekt ist.In this case, the operation with the generation of exactly the energy required for the driving operation can be used especially in a case when the energy storage unit is defective.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which - if necessary with reference to the drawings - at least one exemplary embodiment is described in detail. Identical, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung einer Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, -
2 : ein Kennfeld für eine Verbrennungskraftmaschine, -
3 : eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs, -
4 : ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Anfahren eines Schienenfahrzeugs, -
5 : ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bewegen des Schienenfahrzeugs.
-
1 : a schematic representation of a first embodiment of a drive device according to the present invention, -
2nd : a map for an internal combustion engine, -
3rd : a schematic representation of a rail vehicle, -
4th a block diagram of a method for starting a rail vehicle, -
5 : a block diagram of a method for moving the rail vehicle.
Die Antriebsvorrichtung
Der zweite Antriebsstrang
Die beiden elektrischen Maschinen
Die Regelung aller Komponenten der Antriebsvorrichtung
Die Verbrennungskraftmaschine
In
In
Neben den elektrischen Maschinen als Bestandteile der Antriebsstränge
In
Im Schritt
Im Schritt
Im Schritt
In
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been illustrated and explained in detail by means of preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention. It is therefore clear that there are a variety of possible variations. It is also clear that exemplary embodiments are only examples that are not to be interpreted in any way as a limitation of the scope, the possible applications or the configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to specifically implement the exemplary embodiments, the person skilled in the art being able to make various changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, in knowledge of the disclosed inventive concept, without the To leave the scope of protection, which is defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.
BezugszeichenlisteReference list
- 1010th
- AntriebsvorrichtungDrive device
- 12a, b12a, b
- AntriebssträngePowertrains
- 1414
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1616
- erste Kupplungfirst clutch
- 1818th
- erste elektrische Maschinefirst electrical machine
- 2020th
- zweite Kupplungsecond clutch
- 2222
- erste Abtriebswellefirst output shaft
- 2424th
- erstes Kegelradgetriebefirst bevel gear
- 2626
- erste Radachsefirst wheel axle
- 28 a, b28 a, b
- erste Räderfirst wheels
- 3030th
- zweite elektrische Maschinesecond electrical machine
- 3232
- zweite Abtriebswellesecond output shaft
- 3434
- zweites Kegelradgetriebesecond bevel gear
- 3636
- zweite Radachsesecond wheel axle
- 38 a, b38 a, b
- zweite Rädersecond wheels
- 4040
- EnergiespeichereinheitEnergy storage unit
- 4242
- KontrolleinheitControl unit
- 4444
- KennfeldspeichereinrichtungMap storage device
- 4646
- StartermotorStarter motor
- 4747
- spezifische Schadstoffausstoßwertespecific emission values
- 4848
- Pfad minimalen SchadstoffausstoßesPath of minimal emissions
- 4949
- Pfad maximaler AusgangsleistungPath of maximum output power
- 5050
- SchienenfahrzeugRail vehicle
- 5252
- AchseinheitenAxis units
- 5454
- LeitungssystemPipe system
- 5656
- EnergieeinspeiseeinrichtungEnergy feed device
- 5858
- KraftstofftankFuel tank
- 6060
- NebenverbraucherSecondary consumers
- 6262
- InstanzInstance
- 70-8870-88
- Schrittesteps
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- US 2012/0077632 A1 [0004]US 2012/0077632 A1 [0004]
- US 2016/0347164 A1 [0004]US 2016/0347164 A1 [0004]
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2018
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