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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von straßengebundenen Fahrzeugen, wobei wenigstens eine elektrische Komponente des straßengebundenen Fahrzeuges über wenigstens einen Stromabnehmer mit einer Fahrleitung eines Spannungsversorgungsnetzes verbindbar ist, und ein Fahrzeug mit einer derartigen Schaltungsanordnung.
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Für den Betrieb von Fahrzeugen an Oberleitungen beziehungsweise die Versorgung von Fahrzeugen mit elektrischer Energie aus Oberleitungen sind Maßnahmen zum Schutz von Personen gegen die Gefahren des elektrischen Stroms notwendig. In der DIN VDE 0100-410 sind dazu grundsätzliche Maßnahmen definiert. Diese bestehen in der Regel aus zwei voneinander unabhängigen Schutzvorkehrungen und teilen sich in einen Basisschutz und in einen Schutz gegen die Auswirkungen von Fehlern in der Anlage oder im Betriebsmittel.
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In der VDE 0140-1 wird die Verwendung der Schutzvorkehrungen in verschiedenen Klassen von elektrischen Betriebsmitteln beschrieben. In der Schutzklasse II wird der Schutz gegen elektrischen Schlag durch doppelte oder verstärkte Isolierung sichergestellt. Durch die hohen Anforderungen an die Isolierung ergeben sich dabei für Fahrzeuge unter anderem durch die leitfähige Karosserie entsprechend hohe Isolationsaufwendungen, insbesondere im Bereich des Antriebsstrangs.
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Ein alternatives Schutzkonzept wird mit der Schutzklasse I durch das Schutzleitersystem beschrieben. Wesentlich dabei ist, dass neben dem Basisschutz die berührbaren und elektrisch leitfähigen Teile des Betriebsmittels mit dem so genannten Schutzleiter (PE) verbunden werden. Die Schutzleiterverbindung stellt zunächst sicher, dass die elektrisch leitfähigen Teile der Betriebsmittel einem Potenzialausgleich unterliegen und damit bei gleichzeitiger Berührung von Körpern unterschiedlicher Betriebsmittel durch den Menschen keine gefährliche Berührungsspannung auftreten kann. Kombiniert ist dieser Potenzialausgleich mit einer automatischen Abschalteinrichtung, die im Fehlerfalle (elektrische Verbindung eines spannungsführenden Leiters mit einem leitfähigen Körper eines Betriebsmittels, so genannter Körperschluss) eine Abschaltung des Betriebsmittels oder Anlagenteils erzwingt, so dass der Fehler nicht dauerhaft ansteht. Die Schutzleiterverbindung muss so bemessen sein, dass die Überstrom- oder Fehlerstromschutzeinrichtung in der geforderten Zeit abschaltet.
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Nach der Realisierungsart des Schutzleiters beziehungsweise nach der Art der Erdverbindung des Schutzleiters werden bestimmte Netzformen unterschieden.
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Im so genannten TN-C System ist der betriebsstromführende Neutralleiter (N) und der Schutzleiter (PE) physisch in einem gemeinsamen Leiter (PEN) zusammen ausgeführt. Da in diesem Fall sowohl der Betriebsstrom als auch der Fehlerstrom über einen Leiter fließen müssen, ergeben sich besondere Anforderungen. Maßgeblich für die Wirksamkeit der Schutzeinrichtung und das Einhalten der maximal zulässigen Berührungsspannung ist, dass die so genannte Schleifenimpedanz einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Neben der Kontaktierung der Leitung hat der Leitungsquerschnitt wesentlichen Einfluss auf die Schleifenimpedanz.
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Ferner ist ein so genanntes TN-S System bekannt, bei dem zwei Betriebsstromleiter und hiervon separat ein Schutzleiter vorgesehen ist. In diesem Fall fließen Betriebsstrom und Fehlerstrom über getrennte Leitungen.
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Nachfolgend werden die im Rahmen der Patentanmeldung verwendeten Begriffe definiert.
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Unter einem straßengebundenen Fahrzeug soll insbesondere ein Lastkraftfahrzeug (LKW), ein Oberleitungsbus (Trolleybus) oder ein Personenkraftfahrzeug (PKW) verstanden werden.
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Unter einer Stromversorgung soll insbesondere eine Gleichstromversorgung oder eine Wechselstromversorgung verstanden werden.
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Unter einer einspeisefähigen elektrischen Komponente soll insbesondere eine elektrische Komponente verstanden werden mit der Fähigkeit, elektrische Energie bereitzustellen. Unter einer einspeisefähigen elektrischen Komponente soll insbesondere eine Elektromaschine und ein elektrischer Energiespeicher verstanden werden. Die Elektromaschine und der Energiespeicher sind insbesondere in eine Schaltung integriert. Die Elektromaschine ist insbesondere an einen Potentialausgleich angeschlossen. Unter einem Potentialausgleich soll insbesondere eine elektrisch leitende Verbindung, welche Potentiale zwischen leitfähigen Körpern innerhalb des Fahrzeugs minimiert, verstanden werden. Die Schaltung umfasst insbesondere einen DC/DC Wandler. Eingang und Ausgang des DC/DC Wandlers sind insbesondere nicht galvanisch getrennt. Der DC/DC Wandler ist insbesondere an einen Potentialausgleich angeschlossen. Die Schaltung umfasst insbesondere einen AC/DC Wandler.
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Eingang und Ausgang des AC/DC Wandlers sind insbesondere nicht galvanisch getrennt. Der AC/DC Wandler ist insbesondere an einen Potentialausgleich angeschlossen. Die Schaltung umfasst insbesondere einen AC/AC Wandler. Eingang und Ausgang des AC/AC Wandlers sind insbesondere nicht galvanisch getrennt. Der AC/AC Wandler ist insbesondere an einen Potentialausgleich angeschlossen. Die Schaltung umfasst insbesondere einen DC/AC Wandler. Eingang und Ausgang des DC/AC Wandlers sind insbesondere nicht galvanisch getrennt. Der DC/AC Wandler ist insbesondere an einen Potentialausgleich angeschlossen.
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Unter einem Fehlerstrom-Schutzschalter (auch RCD = Residual Current Device) wird eine Schaltvorrichtung verstanden, die bei einem gemessenen Differenzstrom (Fehlerstrom) eine Abschaltung der Spannungsversorgung gewährleistet, um in Summe einen Personenschutz zu gewährleisten.
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Unter einem Stromabnehmer soll insbesondere eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen der Fahrleitung und der elektrischen Komponenten des straßengebundenen Fahrzeugs verstanden werden. Insbesondere ist unter einem Stromabnehmer ein Pantograph zu verstehen.
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Unter einem Spannungsversorgungsnetz soll insbesondere ein System, umfassend wenigstens zwei Betriebsstromleiter, wenigstens einen Schutzleiter und wenigstens ein Unterwerk, verstanden werden. Das Unterwerk ist mit der Fahrleitung zur Einspeisung der Versorgungsspannung verbunden. Das Unterwerk umfasst insbesondere wenigstens eine Betriebserdung, die zu einer Erdung des Schutzleiters vorgesehen ist. Das Unterwerk umfasst insbesondere eine Überstrom-Schutzeinrichtung, welche insbesondere zum Schutz des positiv Potential führenden Betriebsstromleiters vorgesehen ist. Das Unterwerk umfasst insbesondere zumindest einen Gleichrichter oder Wechselrichter, an den die beiden Betriebsstromleiter angeschlossen sind. Der Gleichrichter oder Wechselrichter ist insbesondere an eine Energieerzeugungsquelle oder an ein Energiespeichermedium angeschlossen.
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Unter einem Betriebsstromleiter soll insbesondere ein positiv oder negativ Potential führender Leiter, an welchem eine Gleichspannung anliegt, verstanden werden. Unter einem Schutzleiter soll insbesondere ein Leiter zu einem Schutz gegen elektrischen Schlag aus der Schutzklasse I verstanden werden. Insbesondere ist der Schutzleiter zu einem Schutz von Personen gegen die Gefahren des elektrischen Stroms vorgesehen. Insbesondere ist der Schutz zur Erhöhung der Lebensdauer der elektrischen Bauteile vorgesehen. Der Schutzleiter ist insbesondere an einen Potentialausgleich innerhalb des Fahrzeugs angeschlossen.
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DE 30 03 902 A1 offenbart eine Sicherheitseinrichtung für ein aus einer Oberleitung gespeistes Transportsystem. Hierbei ist einer einspeisefähigen Komponente eine Signalauswerteeinrichtung zugeordnet, die bei Auftreten eines Fehlerstromes eine Stromzuführung zum Fahrzeug oder zu einem Fahrleitungsabschnitt unterbrechen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von straßengebundenen Fahrzeugen und ein entsprechendes Fahrzeug zu schaffen, durch die in einfacher Weise die Schutzklasse I der straßengebundenen Fahrzeuge erreicht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass jeder einspeisefähigen elektrischen Komponente des straßengebundenen Fahrzeuges ein eigener RCD (Fehlerstromschutzschalter) zugeordnet ist, wird vorteilhaft möglich, auch innerhalb des straßengebundenen Fahrzeuges, bei galvanischer Verbindung zwischen dem fahrzeugeigenen Hochvoltnetz und dem externen Spannungsversorgungsnetz, ein Fehlerstrom-Schutzkonzept technisch einfach zu realisieren.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die einspeisefähigen elektrischen Komponenten Schalter umfassen, über die eine Verbindung eines Schutzleiters des Spannungsversorgungsnetzes mit einem Schutzleiter des Hochvoltnetzes herstellbar ist. Hierdurch können in einfacher Weise die beiden Schutzleiter zu einem Schutzleitersystem verbunden werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen den die Schutzleiter verbindenden Schaltern Dioden geschaltet sind, deren Sperrrichtung so geschaltet ist, dass für einen Schutzleiteranschluss der einspeisefähigen elektrischen Komponenten eine Entkopplung des Betriebsstromes und des Fehlerstromes möglich ist. Hierdurch wird in einfacher Weise eine Ableitung des Fehlerstromes über die Schutzleiter möglich.
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Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung eine Isolationsüberwachung des Hochvoltnetzes umfasst. Hierdurch wird insbesondere in einfacher Weise in einem Batteriebetrieb des straßengebundenen Fahrzeuges, das heißt bei nicht erfolgter Kopplung mit der externen Spannungsversorgung, eine Überwachung auf Isolationsfehler und somit rechtzeitige Abschaltung im Fehlerfall möglich.
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Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die RCDs der einspeisefähigen elektrischen Komponenten und des Stromabnehmers über eine Steuerleitung mit einer zentralen Auswerteeinheit verbunden sind, die vorzugsweise mit einem Hochvoltkoordinator verbunden ist. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, zusätzlich eine zentrale Fehlerstromüberwachung durch die Auswerteeinheit zu ermöglichen und somit die gesamten Fehlerströme des straßengebundenen Fahrzeuges in eine gesamte Überwachung und somit Abschaltstrategie im Fehlerfall zu integrieren.
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Die Abschaltschwellen, bei denen die Fehlerstromauslösung erfolgt, können somit besser dimensioniert werden.
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Darüber hinaus ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schaltschütze der einspeisefähigen elektrischen Komponenten und des Stromabnehmers funktional mit den RCDs der jeweiligen einspeisefähigen elektrischen Komponente und des Stromabnehmers vereint sind. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, beide Funktionen in einem Bauteil zu integrieren und den Anforderungen an einen RCD hinsichtlich der Tragfähigkeit hoher Abschaltströme gerecht zu werden.
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Darüber hinaus ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung eine Schnittstelle zu einer stationären Fremdlademöglichkeit umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, den Energiespeicher des Fahrzeuges unabhängig von einem externen Spannungsversorgungsnetz im stationären Betrieb aufzuladen.
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Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Inverter einer als Traktionsmaschine ausgebildeten einspeisefähigen elektrischen Komponente gleichzeitig als Wandler für einen an der Schnittstelle anliegenden Dreiphasen-Wechselstrom dient. Hierdurch kann auf die zusätzliche Anordnung eines Gleichstromladegerätes und die zusätzliche Anordnung eines Wandlers verzichtet werden.
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Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gelöst.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 bis 6 Schaltungsanordnungen zur Stromversorgung von straßengebundenen Fahrzeugen in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten.
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1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines straßengebundenen Fahrzeuges 12, das mittels eines Stromabnehmers 14 mit einem Spannungsversorgungsnetz 16 verbindbar ist. Derartige straßengebundene Fahrzeuge, die über einen Stromabnehmer mit einem Spannungsversorgungsnetz verbindbar sind, sind grundsätzlich bekannt, so dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen wird.
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Das Spannungsversorgungsnetz 16 wird in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel von einem TN-C Oberleitungsnetz gebildet, das einen positiven Betriebsstromleiter 18 und einen negativen Betriebsstromleiter 20 aufweist, der gleichzeitig als Schutzleiter ausgebildet ist. Der Betriebsstromleiter 18 wird auch als L+ und der kombinierte Betriebsstrom-Schutzleiter 20 als PEL- bezeichnet.
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Der Stromabnehmer 14 umfasst zwei Schleifkontakte 22 beziehungsweise 24, mittels denen das Fahrzeug 12 mit dem Spannungsversorgungsnetz 16 kontaktiert werden kann.
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Das Fahrzeug 12 umfasst ein fahrzeugeigenes Hochvoltnetz 26 mit dem positiven Betriebsstromleiter 28, dem negativen Betriebsstromleiter 30 sowie dem Schutzleiter 32.
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Das Fahrzeug 12 umfasst ferner eine Elektromaschine 34 als Traktionsmaschine für das Fahrzeug 12 und einen elektrischen Energiespeicher 36, der beispielsweise von einem Akkumulator gebildet ist.
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Elektromaschine 34 und Energiespeicher 36 sind über entsprechende Anschlüsse mit dem Hochvoltnetz 26 elektrisch leitend verbunden.
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Das Fahrzeug 12 kann weitere, hier lediglich beispielhaft angedeutete Hochvoltverbraucher 38 umfassen.
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Die hier jeweils durch die strichpunktierten Linien angedeuteten Gehäuse der Elektromaschine 34, des Energiespeichers 36 und des Hochvoltverbrauchers 38 sind zum Potentialausgleich mit dem Schutzleiter 32 verbunden.
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Das Hochvoltnetz 26 ist über einen DC Wandler 40 mit dem Stromabnehmer 14 verbunden.
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In die Betriebsleiter 28 und 30 ist zwischen dem Elektromaschine 34 und dem Energiespeicher 36 ein Batterieschalter 42 eingebunden.
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Mittels einer zweiten Verbindung kann der DC Wandler 40 überbrückt werden, so dass das Hochvoltnetz 26 direkt mit dem Stromabnehmer 14 verbunden werden kann. Hierzu ist zwischen dem Hochvoltnetz 26 und dem Stromabnehmer 14 ein Bypass-Schalter 44 vorgesehen.
Die Gehäuse des DC Wandlers 40 und des Stromabnehmers 14 sind ebenfalls zum Potentialausgleich mit dem Schutzleiter 32 verbunden.
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Jede einspeisefähige Komponente, hier also die Elektromaschine 34, der Energiespeicher 36 und der Stromabnehmer 14, besitzt einen eigenen RCD.
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Die Elektromaschine 34 besitzt einen Schalter SE und der Energiespeicher 36 einen Schalter SB, die zum Verbinden mit dem Schutzleiter 32 ausgebildet sind. In diese Verbindung zwischen Elektromaschine 34 und Schutzleiter 32 ist eine Diode DE und in die Verbindung zwischen Energiespeicher 36 und Schutzleiter 32 ist eine Diode DB geschaltet.
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Der Fehlerstromschutzschalter der Elektromaschine 34 ist mit RCDE, der Fehlerstromschutzschalter des Energiespeichers 36 mit RCDB und der Fehlerstromschutzschalter des Stromabnehmers 14 mit RCDP bezeichnet.
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Die Schaltungsanordnung 10 umfasst ferner eine so genannte Isolationsüberwachung 46, die jeweils mit den Betriebsleitern 28, 30 und dem Schutzleiter 32 verbunden ist. Der Isolationsüberwachung 46 ist ein Hochvoltkoordinator 48 zugeordnet.
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Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung 10 zeigt folgende Funktion:
- Das Fahrzeug 12 kann in zwei Betriebsmodi betrieben werden. Beim ersten Betriebsmodus erfolgt die Energieversorgung der Elektromaschine 34 über die Verbindung zwischen Stromabnehmer 14 und Spannungsversorgungsnetz 16. Im zweiten Betriebsmodus erfolgt die Energieversorgung der Elektromaschine 34 über den fahrzeuginternen Energiespeicher 36.
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In der ersten Betriebsart, also Spannungsversorgung über das Spannungsversorgungsnetz 16, ist der Stromabnehmer 14 mit seinen Schleifkontakten 22, 24 in Kontakt mit den Betriebsstromleitern 18 und 20 des Spannungsversorgungsnetzes 16. Der Schalter KP des Stromabnehmers 14 sowie der Bypass-Schalter 44 sind geschlossen. Alle RCDs sind auch geschlossen.
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Zusätzlich ist auch der Schalter KB des Energiespeichers 36 über das Spannungsversorgungsnetz 16 geschlossen.
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Im Falle eines Fehlers, der durch die RCDs in bekannter Weise durch Differenzstrommessung erfasst werden kann, wird die eventuell betroffene Komponente, also die Elektromaschine 34, der Energiespeicher 36 oder der Stromabnehmer 14, von der Spannungsversorgung getrennt. Hierdurch wird die Anwendung der Schutzklasse I für straßengebundene Fahrzeuge durch den Einsatz der dezentralen RCDs möglich. Ein ansonsten durch Anwendung der Schutzklasse II erforderlicher höherer Isolationsaufwand kann dadurch entfallen.
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Im ersten Betriebsmodus sind die Schalter SE und SB geschlossen, so dass eine elektrische Verbindung des negativen Betriebsleiters und Schutzleiters 20 mit dem Schutzleiter 32 des Hochvoltnetzes 26 gewährleistet ist. Die Dioden DE und DB sind in ihrer Sperrrichtung so geschaltet, dass für jeden Schutzleiteranschluss der Elektromaschine 34 beziehungsweise des Energiespeichers 36 eine Entkopplung des Betriebsstroms und des Fehlerstroms erfolgt.
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Im zweiten Betriebsmodus, also wenn der Stromabnehmer 14 nicht mit dem Spannungsversorgungsnetz 16 kontaktiert ist, wird auf Batteriebetrieb umgeschaltet. Hierzu wird der Batterieschalter 42 geschlossen und der Bypass-Schalter 44 geöffnet. Da hierdurch eine Trennung von dem Schutzleiter 20 des Spannungsversorgungsnetzes 16 erfolgt und das Hochvoltnetz 26 somit isoliert betrieben wird, werden die Betriebsleiter 28 und 30 sowie der Schutzleiter 32 auf Isolationsfehler mittels der Isolationsüberwachung 46 überwacht.
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Mittels des Hochvoltkoordinators 48 wird in Abhängigkeit des gewählten Betriebsmodus das entsprechende Schutzkonzept gesteuert.
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In 2 ist die Schaltungsanordnung 10 gemäß 1 in einem Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Spannungsversorgungsnetz 16 als TN-S Netz ausgebildet ist. Dies bedeutet, das Spannungsversorgungsnetz 16 besitzt den positiven Betriebsleiter 18, einen negativen Betriebsleiter 20 und davon unabhängig einen Schutzleiter 21.
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Entsprechend ist der Stromabnehmer 14 mit einem dritten Schleifelement 25 ausgestattet, das ausschließlich der Kontaktierung des Schutzleiters 21 dient.
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Aufbau und Wirkungsweise der in 2 gezeigten Schaltungsanordnung 10 entsprechen der bereits in 1 erläuterten Funktion. Gleiche Teile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.
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3 zeigt in Abwandlung zu der in 2 gezeigten Ausführungsvariante, dass die Fehlerstromschutzschalter der Elektromaschine 34 RCDE, des Energiespeichers 36 RCDB und des Stromabnehmers 14 RCDP über eine Steuereinheit 50 mit einer zentralen Auswerteeinheit 52 verbunden sind.
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Die zentrale Steuereinheit 52 wiederum ist mit dem Hochvoltkoordinator 48 verbunden. Durch diese zusätzliche Ausstattung wird erreicht, dass neben der dezentralen Fehlerstromüberwachung innerhalb des Fahrzeuges 12 eine zentrale Überwachung durch die Auswerteeinheit 52 erfolgen kann. Es können somit die gesamten Fehlerströme des Fahrzeuges 12 in eine gesamthafte Überwachung und somit Abschaltung des Systems über einen entsprechenden Steuerbefehl an den Hochvoltkoordinator 48 realisiert werden.
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Insbesondere ergibt sich hierdurch eine vereinfachte und verbesserte Dimensionierung der Abschaltschwellen, bei denen die Fehlerstromauslösung erfolgt.
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4 zeigt zu der in 3 dargestellten Ausführungsvariante eine weitere Vereinfachungsmöglichkeit.
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Durch die bereits in 3 erläuterte zentrale Fehlerstromauswertung mittels der Auswerteeinheit 52 wird ermöglicht, in dem Energiespeicher 36 und dem Stromabnehmer 14 die Schaltschütze KB des Energiespeichers 36 und KP des Stromabnehmers 14 jeweils funktional mit den RCDs des Energiespeichers 36 beziehungsweise des Stromabnehmers 14 zu vereinen. Dies wird dadurch möglich, dass die Anforderungen an einen RCD hinsichtlich der Tragfähigkeit hoher Abschaltströme, das heißt hoher Abschaltleistungen, höher ist als die Anforderungen an die Schaltströme (Schaltleistungen) der Schütze KB beziehungsweise KP. Beide Funktionen können somit in einem Bauteil untergebracht werden.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Fahrzeug 12, insbesondere der Energiespeicher 36, nicht während der Fahrt über die Verbindung des Stromabnehmers 14 mit dem Spannungsversorgungsnetz 16 aufgeladen wird. Hier erfolgt in einer definierten Parkposition ein Aufladen des Energiespeichers 36 über eine stationäre Fremdlademöglichkeit, beispielsweise eine so genannte Ladesäule. Die Verbindung des Fahrzeuges 12 mit der nicht dargestellten Ladesäule erfolgt über eine fahrzeuginterne Schnittstelle 54, über die eine entsprechende Steckverbindung mit der Ladesäule herstellbar ist. Die Schnittstelle ist mit ihren entsprechenden Kontakten einerseits mit dem Schutzleiter 32 und andererseits mit einem Ladeschalter 56 verbunden, der beispielsweise in die Struktur der Elektromaschine 34 eingebunden ist.
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Da ein Ladevorgang über eine externe Fremdlademöglichkeit nur bei Stillstand des Fahrzeuges 12 erfolgen kann, kann der Ladeschalter 56 - entsprechend seiner Schaltstellung - entweder zur Verbindung des Hochvoltnetzes 26 mit der Schnittstelle 54 oder zur Verbindung des Hochvoltnetzes 26 mit der Elektromaschine 34, also der Traktionsmaschine, genutzt werden.
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Durch die dargestellte Schaltungsvariante wird ermöglicht, den Inverter der Elektromaschine 34 gleichzeitig als Wandler von an der Schnittstelle 54 anliegenden drei Phasen Wechselstrom zur Einspeisung in das Gleichstrom-Hochvoltnetz 26 und somit zum Laden des Energiespeichers 36 zu nutzen. Somit kann der Energiespeicher 36 des Fahrzeuges 12 auch ohne externes Gleichstrom-Ladegerät aufgeladen werden. Dadurch, dass zusätzliche Wandler vermieden werden, verringert sich der Bauteilaufwand für das Fahrzeug 12.
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Nach einer weiteren, in 6 dargestellten Ausführungsvariante kann das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung 10 sehr vorteilhaft mit der in 5 gezeigten Ausführungsvariante der Schaltungsanordnung 10 kombiniert werden. Es wird also die Möglichkeit der Fremdlademöglichkeit in Kombination mit der zentralen Fehlerstromüberwachung und gleichzeitiger Ausnutzung der Schaltelemente im Stromabnehmer 14 und im Energiespeicher 36 als Schaltschütz- und Fehlerschutzstromschalter möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaltungsanordnung
- 12
- Fahrzeug
- 14
- Stromabnehmer
- 16
- Spannungsversorgungsnetz
- 18
- positiver Betriebsstromleiter
- 20
- negativer Betriebsstromleiter
- 21
- Schutzleiter
- 22
- Schleifkontakt
- 24
- Schleifkontakt
- 25
- Schleifelement
- 26
- Hochvoltnetz
- 28
- positiver Betriebsstromleiter
- 30
- negativer Betriebsstromleiter
- 32
- Schutzleiter
- 34
- Elektromaschine
- 36
- Energiespeicher
- 38
- Hochvoltverbraucher
- 40
- DC Wandler
- 42
- Batterieschalter
- 44
- Bypass-Schalter
- 46
- Isolationsüberwachung
- 48
- Hochvoltkoordinator
- 50
- Steuereinheit
- 52
- Auswerteeinheit
- 54
- Schnittstelle
- 56
- Ladeschalter
