DE102020200900A1

DE102020200900A1 - Hybrid-Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102020200900A1
Application number: DE102020200900.7A
Authority: DE
Inventors: Nicolai Hoersch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (101) mit einer ersten, ausschließlich verbrennungsmotorisch angetrieben Achse und einer zweiten, ausschließlich mittels eines Elektromotors (115) angetrieben Achse. Ein Energiespeicher (17) ist ausgebildet, den Elektromotor (115) zu speisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Hybrid-Antriebsmodule für Schienenfahrzeuge bekannt. Dabei sind ein Verbrennungsmotor und eine E-Maschine in einem Modul integriert und treiben gemeinsam die Achsen des Moduls an.
Die Druckschrift DE 197 18 425 A1 offenbart ein zweimotoriges Schienenfahrzeug. Ein erster Motor bezieht seine Antriebsenergie aus einem Energiespeicher. Bei dem zweiten Motor handelt es sich um einen Elektromotor, der über einen Stromabnehmer gespeist wird. Der erste Motor dient dazu, Strecken zu überbrücken, auf denen keine Oberleitung zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antrieb eines Schienenfahrzeugs zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und nachfolgender Beschreibung.
Ein Schienenfahrzeug ist ein schienengebundenes Fahrzeug. Das Schienenfahrzeug weist Räder auf, die auf den Schienen abrollen und von den Schienen in Querrichtung, d.h. orthogonal zu einer Richtung des Verlaufs der Schienen, geführt werden.
Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug weist eine erste Achse und eine zweite Achse auf. Eine Achse umfasst genau zwei in Fahrzeugquerrichtung versetzt zueinander angeordnete Räder. Die Fahrzeugquerrichtung verläuft orthogonal zur Fahrzeuglängsrichtung, die wiederum bei Geradeausfahrt, d.h. wenn die Schienen gerade verlaufen, mit der Richtung des Verlaufs der Schienen übereinstimmt. Die beiden Räder einer Achse rollen auf unterschiedlichen Schienen ab.
Die erste Achse ist ausschließlich verbrennungsmotorisch angetrieben. Dies bedeutet, dass das Schienenfahrzeug mindestens einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einen Dieselmotor aufweist, der die erste Achse bzw. deren Räder antreibt. Der Verbrennungsmotor treibt die erste Achse ausschließlich an. Dies bedeutet, dass es keinen weiteren Motor gibt, der ebenfalls die erste Achse antreibt.
Die zweite Achse ist ausschließlich elektromotorisch angetrieben. Dies bedeutet, dass das Schienenfahrzeug mindestens einen Elektromotor aufweist, der die zweite Achse bzw. deren Räder antreibt. Der Elektromotor treibt die zweite Achse ausschließlich an. Dies bedeutet, dass es neben dem Elektromotor keinen weiteren Motor gibt, der ebenfalls die zweite Achse antreibt.
Ein Motor treibt eine Achse an bedeutet, dass der Motor ausgebildet ist, die Räder der Achse anzutreiben. Zwischen dem Motor und den Rädern der Achse besteht eine entsprechende Wirkverbindung. Der Motor kann mit den Rädern direkt oder über ein Getriebe wirkverbunden sein.
Durch die Wirkverbindung zwischen dem Motor und den Rädern kann der Motor im Schiebebetrieb auch von den Rädern angetrieben werden. Insbesondere kann der Elektromotor von den Rädern der zweiten Achse angetrieben werden.
Erfindungsgemäß weist das Schienenfahrzeug einen Energiespeicher auf. Dieser ist ausgebildet, den Elektromotor der zweiten Achse, d.h. den Elektromotor, der die zweite Achse antreibt, zu speisen. Der Elektromotor bezieht also die zum Antrieb der Räder der zweiten Achse erforderliche Energie aus dem Energiespeicher. Umgekehrt ist es möglich, den Elektromotor generatorisch zu betreiben. In dem Fall wird der Elektromotor durch die Räder der zweiten Achse angetrieben und speichert die so gewonnene Energie in dem Energiespeicher. Dadurch wird der Energiespeicher beim Bremsen aufgeladen. Auch ist es möglich, den Energiespeicher während der Fahrt mittels des Verbrennungsmotors aufzuladen, um etwa das Schienenfahrzeug anschließend lokal emissionsfrei mittels des Elektromotors anzutreiben.
Da die beiden Achsen mittels jeweils nur eines Motors angetrieben werden, vereinfacht sich der Aufbau des jeweiligen Antriebsstrangs. Insbesondere ist es möglich, konventionelle Achsmodule zu verwenden. Indem ein konventionelles Achsmodul mit einem Verbrennungsmotor und ein konventionelles Achsmodul mit einem Elektromotor in einem Schienenfahrzeug kombiniert werden, wird das Schienenfahrzeug zu einem Hybridfahrzeug. Spezielle Hybrid-Antriebsmodule, in denen Verbrennungs- und Elektromotoren kombiniert sind, lassen sich mit der Erfindung durch konventionelle Antriebsmodule ersetzen.
Der Elektromotor wird bevorzugt ausschließlich durch den Energiespeicher gespeist. Dies bedeutet insbesondere, dass kein Stromabnehmer vorhanden ist, von dem der Elektromotor die Energie zum Antrieb der zweiten Achse bezieht. Dies hat den Vorteil, dass das Schienenfahrzeug unabhängig von Oberleitungen eingesetzt werden kann.
Bevorzugt ist das Schienenfahrzeug mit einem ersten Drehgestell und einem zweiten Drehgestell weitergebildet. Das erste Drehgestell weist die erste Achse auf, das zweite Drehgestell die zweite Achse. Entsprechend ist vorzugsweise der Verbrennungsmotor auf dem ersten Drehgestell und der Elektromotor auf dem zweiten Drehgestell angebracht.
Darüber hinaus bevorzugt ist das Schienenfahrzeug mit einem ersten Wagen und einem zweiten Wagen weitergebildet. Der erste Wagen weist weiterbildungsgemäß die erste Achse auf, der zweite Wagen die zweite Achse. Auch kann der erste Wagen das erste Drehgestell aufweisen, wobei der zweite Wagen das zweite Drehgestell aufweist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 einen Zug.

Der in 1 dargestellte Zug 101 weist einen ersten Wagen 103 und einen zweiten Wagen 105 auf. Der erste Wagen 103 und der zweite Wagen 105 sind miteinander gekoppelt. Die Räder eines Drehgestell 107 des ersten Wagens 103 werden von einem Verbrennungsmotor 109 angetrieben. Der Verbrennungsmotor 109 ist über ein Lastschaltgetriebe 111 mit den Rädern des Drehgestells 107 wirkverbunden.
Die Räder eines Drehgestells 113 des zweiten Wagens 105 werden von einen Elektromotor 115 angetrieben. Der Elektromotor 115 ist mit den Rädern unmittelbar wirkverbunden und kann nicht nur Energie an die Räder abgeben, sondern im Schiebebetrieb auch Energie gewinnen.
Ein Akku 117 ist energieleitend mit dem Elektromotor 115 verbunden. Zum Antrieb der Räder des Drehgestells 113 bezieht der Elektromotor 115 elektrische Energie aus dem Akku. Im Schiebebetrieb speist der Elektromotor 115 die gewonnene Energie in den Akku 117 zurück.
Bezugszeichenliste

101: Zug
103: erster Wagen
105: zweiter Wagen
107: Drehgestell
109: Verbrennungsmotor
111: Lastschaltgetriebe
113: Drehgestell
115: Elektromotor
117: Akku

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19718425 A1 [0003]

Claims

Schienenfahrzeug (101) mit einer ersten, ausschließlich verbrennungsmotorisch angetrieben Achse und einer zweiten, ausschließlich mittels eines Elektromotors (115) angetrieben Achse; gekennzeichnet durch einen Energiespeicher (17); der ausgebildet ist, den Elektromotor (115) zu speisen.
Schienenfahrzeug (101) nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch ein erstens Drehgestell (107), das die erste Achse aufweist, und ein zweites Drehgestell (113), das die zweite Achse aufweist.
Schienenfahrzeug (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch einen ersten Wagen (103), der die erste Achse aufweist, und einen zweiten Wagen (105), der die zweite Achse aufweist.