EP2897831A2 - Antriebseinrichtung für ein fahrzeug mit satz von antriebseinheiten - Google Patents

Antriebseinrichtung für ein fahrzeug mit satz von antriebseinheiten

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EP2897831A2
EP2897831A2 EP13798988.5A EP13798988A EP2897831A2 EP 2897831 A2 EP2897831 A2 EP 2897831A2 EP 13798988 A EP13798988 A EP 13798988A EP 2897831 A2 EP2897831 A2 EP 2897831A2
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EP
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drive
feed
unit
motor
drive device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13798988.5A
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English (en)
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Inventor
Wolfgang Fetter
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more AC dynamo-electric motors
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for a vehicle, in particular a rail vehicle, with a set of drive units, each of which has at least one electrical drive
  • Driving motor and a power generating unit which is provided for generating a power for the traction motor, and a set of motor contactor units, each associated with a traction motor.
  • the invention has for its object to provide a generic drive device, with which a high availability against a defect at low Konstruk- tion and cost can be achieved. For this purpose, it is proposed that at least one
  • Motor contactor unit comprises at least one switching means, wel ⁇ Ches is connected between the power generation unit for the zugeord ⁇ Neten drive motor and a feed.
  • This motor contactor unit which conventionally comprises at least one switching element for separating the associated drive motor from the respective power generation unit and preferably a control unit for actuating the switching element, can be easily retrofitted with an additional switching means, which is controllable by the control unit.
  • Power flow for a power that is drawn from the feed and fed to the associated traction motor is before the power arranged generation unit and the power flow can be through the switching means before the power generation unit ⁇ un interrupted.
  • a "feed” should be understood in particular a circuit whose function is to provide a certain electrical voltage.
  • this voltage is a DC voltage
  • the power generation units are each provided to generate an electric signal for the associated traction motor, based on the DC voltage provided, wherein the current characteristics correspond to a specific electrical power.
  • the power generation units can be designed as power converters, preferably as pulse inverters.
  • the proposed drive device is particularly suitable for an embodiment thereof, in which the drive units are connected in parallel to each other and the parallel circuit of the drive units is fed by the feed, since a high topology for this topology can be achieved.
  • the at least one motor contactor unit that is equipped with the at least one switching means can disconnect from the power generation unit of the GE ⁇ common supply, while the other power generation units can continue to be operated at a defect of the power generation unit for the associated motor contactor unit driving motor by means of its switching means.
  • a particularly high availability can be achieved for Anordnun ⁇ gen with at least four drive units.
  • the traction motors are designed as synchronous motors.
  • the condition applies that a feed of several traction motors by a single power generating unit is not possible.
  • Motor contactor at least one switching element, which serves for Tren ⁇ NEN of the associated drive motor of the respective power generation unit, and a control unit, which is provided for the synchronous operation of the switching element and the Wegmit ⁇ means .
  • a particularly simple connection of the switching means with the other, preferably conventional components of the motor contactor unit can be achieved.
  • Driving motor of the respective power generation unit can this power generation unit are separated from the feed-A ⁇ simultaneously. Availability can be further increased if all
  • Motor contactor units each have at least one switching means on ⁇ , which is connected between the power generation unit for the associated drive motor and a feed. If the set of drive units is fed by a common feed, the set of switching means in this embodiment can advantageously be one
  • Form feed protection unit which is designed to separate the set of drive units from the common feed by all switching means are opened.
  • each switching means is assigned an un ⁇ ter Kunststoffaji pre-charging circuit.
  • the set of drive units may be fed by a common feed, with a feed-in protection unit provided for separating the set of drive units from the feed and having a central separator connected between the set of drive units and the feed. This allows a structurally simple circuit of the drive device can be achieved.
  • the drive device has a precharging circuit, which is the
  • Power supply unit is assigned.
  • a pre-charge ⁇ circle which is assigned to the central partition element, a structurally simple design can be achieved with a central pre-charge circuit for the set of drive units.
  • the drive device has a throttle unit with throttle elements which are each assigned egg ⁇ ner different drive unit and connected between the respective power generation unit and the feed, whereby a structurally simple arrangement for cooperation of the power generation unit and the throttle element can be achieved.
  • a particularly low design effort can be achieved if all motor contactor units each have at least one switching means, which is connected between the glosserzeu ⁇ supply unit for the associated drive motor and a feed, and the throttle elements between the feed and the respective switching means are arranged.
  • FIG. 1 a rail vehicle with drive devices in a schematic side view
  • FIG. 2 shows a drive device of the rail vehicle from FIG. 1 in a detailed view
  • FIG. 3 shows a variant of the drive device from FIG. 2, with a common feed-in contactor and a common precharging circuit
  • Figure 4 a variant of the drive device of Figure 3, with an alternative embodiment of a throttle unit.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 10 in the form of a train set in a schematic side view.
  • the rail vehicle may be formed as a locomotive from ⁇ .
  • the rail vehicle 10 is formed by two head units 12.1, 12.3 and at least one central unit 12.2 arranged between them.
  • the head units 12.1 and 12.3 each have two engine bogies 14 with two drive axles 16. A, 16. B on. They are further each equipped with a drive ⁇ device 18, which are used to drive the drive ⁇ sachsen 16. A, 16 B of the motor bogies 14.
  • the drive device 18 of a head unit 12 is shown in detail in a detailed view in FIG. It has a set of four drive units 20.a to 20.d, each comprising an electric traction motor 22, which is designed in particular as a synchronous motor, and a power generating unit 24.
  • the traction motors 22 are each mechanically coupled with egg ⁇ ner different drive axle.
  • the traction motors 22 each with a drive axle 16 A and 16 B of the respective engine bogies 14 mechanically coupled.
  • the set of four drive units 20.a to 20.d draws electrical energy from a common feed 26 and are connected in parallel.
  • the feed 26 is electrically connected during operation of the rail vehicle 10 with a railway supply 28, which is formed for example by a catenary ( Figure 1).
  • the rail network supply 28 may be formed by a bus bar in the floor area.
  • the feed 26 is formed by a DC voltage intermediate circuit which supplies a DC voltage U for the generation of an electric power by the power generation units 24.
  • the feed 26 is connected to the rail network supply 28 at least via a rectifier and a voltage adjusting device (not shown), such as in particular a transformer.
  • the interposition of a rectifier is also useful in the connection of the feed 26 with a generator on board the rail vehicle 10. If a DC voltage is provided by the railway power supply 28, the interposition of a rectifier can be omitted.
  • the power generation units 24 each have switching elements, not shown in greater detail, which, starting from the DC voltage U according to a specific switching strategy, generate an alternating electrical current for feeding the associated drive motor 22, the current characteristics corresponding to a desired electrical power.
  • a drive control device not shown, of the drive device 18 is provided.
  • the power generation units 24 are each designed as pulse inverters.
  • the drive device 18 also has a set of
  • Motor contactor units 30, which are each assigned to a underfeldli ⁇ chen traction motor 22 and serve, if necessary - such as in a defect or a Rangierfahrt of
  • each motor contactor unit 28 has switching elements 32 which are each provided for a different phase of the alternating current generated by the power generation unit 24, in particular three-phase current.
  • the motor contactor units 30 further each have an additional switching means 34, which is switched between the associated power generation unit 24 and the feed 26. Therefore, the switching means 34 serves the power generation unit 24 to tren ⁇ nen as needed by the feed 26th
  • the switching elements 32 and the switching means 34 of a motor contactor unit 30 are made by means of a control unit 35 of the motor contactor unit 30.
  • the motor contactor units 30 are designed so that a separation process with the switching elements 32 effects a separation process, in particular a synchronous separation process, of the additional switching means 34.
  • the additional switching means 34 can be used to separate the respective power generation unit 24 from the feed 26.
  • the switching means 34 of the motor contactor units 30 thus jointly form a feed-in protection unit 36 which is designed to separate the set of drive units 20 a to 20 d from the infeed 26. A separation of the complete set can be achieved in that all switching means 34 are actuated.
  • the switching means 34 can be regarded as a separating element 37 of the feed-in protection unit 36.
  • Each switching means 34 is a Vorladenik 38 with a
  • the drive device 18 further comprises a throttle unit 42 with throttle elements 44, which are each assigned to a drive unit 20. These are connected between the jeweili ⁇ gen power generation unit 24 and the switching means 34 connected ei ⁇ ner associated motor contactor unit 30.
  • the Dros ⁇ selium 44 are in particular formed by a common iron core, which preferably corresponds to a transformer core.
  • the throttle unit 42 is in particular formed as a multi Wick ⁇ lung throttle.
  • FIG. 3 shows the drive device 18 'according to an alternative embodiment.
  • the following description is limited to the differences between this embodiment variant and the embodiment according to FIG. 2.
  • the drive device 18 ' has a feed-in protection unit 36', which serves to separate the set of drive units 20 from the feed 26.
  • the feed-in protection unit 36 ' comprises a common for the set of drive units 20 separating element 37', which is connected between this set or the parallel circuit of drive units 20 and the feed 26. This makes it possible to dispense with a pre-charging circuit 38 for each on ⁇ drive unit 20 in particular. It is rather the
  • the precharge circuit 38 ' has a switching element 40' and an electrical resistance R v .
  • FIG. 4 shows the drive device 18 "according to an alternative embodiment to the embodiment from FIG.
  • a throttle unit 42 '' is provided, the throttle elements 44 '' in front of the respective switching means 34 of the corresponding motor contactor unit 30 and therefore between the switching means 34 and the feed 26 are arranged.
  • the throttle unit 42 '' in particular as a multi-winding choke ⁇ formed with common base.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug (10), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Satz von Antriebseinheiten (20.a - 20.d), die jeweils zumindest einen elektrischen Fahrmotor (22) und eine Leistungserzeugungseinheit (24) aufweisen, die zur Erzeugung einer Leistung für den Fahrmotor (22) vorgesehen ist, und einem Satz von Motorschützeinheiten (30), die jeweils einem Fahrmotor (22) zugeordnet sind. Um eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung bereitzustellen, mit welcher eine hohe Verfügbarkeit gegenüber einem Defekt bei niedrigem Konstruktions- und Kostenaufwand erreicht werden kann, wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Motorschützeinheit (30) wenigstens ein Schaltmittel (34) aufweist, welches zwischen der Leistungserzeugungseinheit (24) für den zugeordneten Fahrmotor (22) und einer Einspeisung (26) geschaltet ist.

Description

Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Satz von An- triebseinheiten, die jeweils zumindest einen elektrischen
Fahrmotor und eine Leistungserzeugungseinheit aufweisen, die zur Erzeugung einer Leistung für den Fahrmotor vorgesehen ist, und einem Satz von Motorschützeinheiten, die jeweils einem Fahrmotor zugeordnet sind.
Bei elektrischen Antriebseinrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere für Bahnfahrzeuge in konventioneller Asynchronmotortechnik werden die Fahrmotoren und/oder die zur Speisung derselben notwendigen Pulswechselrichter teilweise elektrisch parallel geschaltet, um die notwendige Antriebsleistung mit möglichst geringem Bauteileaufwand bereitzustellen. Sind Pulswechselrichter zueinander parallel geschaltet, wobei die parallele Schaltung von einer gemeinsamen Einspeisung mit elektrischer Energie gespeist wird, erfordert ein einen Puls- Wechselrichter betreffender Defekt jedoch die Abschaltung der gesamten parallelen Schaltung von Pulswechselrichtern über ein zentrales, der parallelen Schaltung zugeordnetes Netzschütz . Um den Komplettausfall der Traktion vermeiden zu können ist bereits vorgeschlagen worden, mehrere elektrische unabhängige Einspeisungen, insbesondere unabhängige Zwischenkreise vorzu¬ sehen, die unabhängig voneinander zuschaltbar sind. Dies erfordert jedoch zusätzliche Netzschütze, Vorladeeinrichtungen und zugeordnete Steuerungen, wodurch der Konstruktions- und
Kostenaufwand höher ist. Dieser kann dadurch begrenzt werden, dass mehrere Fahrmotoren von einem gemeinsamen Pulswechselrichter gespeist werden. Eine Parallelschaltung von Fahrmotoren an einem Pulswechselrichter ist jedoch in bestimmen Anwendungsfällen, wie insbesondere bei einer Traktionsausrüstung mit Synchronmotoren nicht möglich. In diesen Fällen ist für jeden Fahrmotor ein eigener Pulswechselrichter vorgesehen, wobei jedem Fahrmotor jeweils eine Motorschützeinheit zugeordnet ist, die bei Be¬ darf, wie z.B. bei einer Abschleppfahrt, den Fahrmotor von dem zugeordneten Pulswechselrichter trennt. Alle Pulswechsel- richter sind parallel zueinander geschaltet, wobei die paral¬ lele Schaltung über ein zentrales Netzschütz von der Einspei- sung trennbar ist. Die Verfügbarkeit der Antriebsausrüstung gegenüber einem Defekt ist demnach besonders gering. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Antriebseinrichtung bereitzustellen, mit welcher eine hohe Verfügbarkeit gegenüber einem Defekt bei niedrigem Konstruk- tions- und Kostenaufwand erreicht werden kann. Hierzu wird vorgeschlagen, dass zumindest eine
Motorschützeinheit wenigstens ein Schaltmittel aufweist, wel¬ ches zwischen der Leistungserzeugungseinheit für den zugeord¬ neten Fahrmotor und einer Einspeisung geschaltet ist. Hierdurch kann die Verfügbarkeit des Schienenfahrzeugs einfach und kostengünstig durch die Verwendung einer herkömmlicherweise bestehenden Motorschützeinheit erhöht werden. Diese Motorschützeinheit, die herkömmlicherweise zumindest ein Schaltelement zum Trennen des zugeordneten Fahrmotors von der jeweiligen Leistungserzeugungseinheit und vorzugsweise eine Steuereinheit zum Betätigen des Schaltelements umfasst, kann einfach mit einem zusätzlichen Schaltmittel nachgerüstet werden, welches von der Steuereinheit steuerbar ist.
Weisen die Antriebseinheiten jeweils einen einzigen Fahrmotor auf, wird die Dimensionierung des Schaltmittels von der
Strombelastung der einzig zugeordneten Motorzuleitung gegeben, wodurch marktgängige und kostengünstige Schaltgeräte für das Schaltmittel verwendet werden können. Der Begriff „zwischen" bezieht sich insbesondere auf einen
Leistungsfluss für eine Leistung, die von der Einspeisung bezogen und zum zugeordneten Fahrmotor geführt wird. Bezüglich des Leistungsflusses ist das Schaltmittel vor der Leistungs- erzeugungseinheit angeordnet bzw. der Leistungsfluss kann durch das Schaltmittel vor der Leistungserzeugungseinheit un¬ terbrochen werden. Unter einer „Einspeisung" soll insbesondere eine Schaltung verstanden werden, deren Funktion die Bereitstellung einer bestimmten elektrischen Spannung ist.
Vorzugsweise ist diese Spannung eine Gleichspannung, wobei die Leistungserzeugungseinheiten jeweils dazu vorgesehen sind, ausgehend von der bereitgestellten Gleichspannung ein elektrisches Signal für den zugeordneten Fahrmotor zu erzeugen, wobei die Stromeigenschaften einer bestimmten elektrischen Leistung entsprechen. Insbesondere können die Leis- tungserzeugungseinheiten als Stromrichter, vorzugweise als Pulswechselrichter ausgebildet sein.
Es können für den Satz von Antriebseinheiten mehrere unabhängige Einspeisungen vorgesehen sein, die jeweils als voneinan- der unabhängige Schaltungen, insbesondere Zwischenkreise, ausgebildet sind.
Die vorgeschlagene Antriebseinrichtung eignet sich jedoch insbesondere für eine Ausführung derselben, bei welcher die Antriebseinheiten parallel zueinander geschaltet sind und die parallele Schaltung der Antriebseinheiten von der Einspeisung gespeist wird, da eine für diese Topologie hohe Verfügbarkeit erreicht werden kann. Die zumindest eine Motorschützeinheit, die mit dem wenigsten einen Schaltmittel ausgestattet ist, kann bei einem Defekt der Leistungserzeugungseinheit für den der Motorschützeinheit zugeordneten Fahrmotor mittels ihres Schaltmittels diese Leistungserzeugungseinheit von der ge¬ meinsamen Einspeisung trennen, während die weiteren Leistungserzeugungseinheiten weiterhin betrieben werden können. Weist die parallele Anordnung n Antriebseinheiten auf, kann bei diesem Defekt ein Verlust von maximal 100/n % der gesam¬ ten, über die Einspeisung beziehbaren Antriebsleistung ent- stehen. Eine besonders hohe Verfügbarkeit kann für Anordnun¬ gen mit zumindest vier Antriebseinheiten erreicht werden.
Vorzugsweise sind die Fahrmotoren als Synchronmotoren ausge- bildet. Für diese gilt die Bedingung, dass eine Einspeisung mehrerer Fahrmotoren durch eine einzige Leistungserzeugungs- einheit nicht möglich ist. Es besteht daher in diesem Fall ein Bedarf an einer hohen Anzahl von Leistungserzeugungsein- heiten, die vorzugsweise zueinander parallel geschaltet sind und von einer gemeinsamen Einspeisung gespeist werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die
Motorschützeinheit zumindest ein Schaltelement, das zum Tren¬ nen des zugeordneten Fahrmotors von der jeweiligen Leistungs- erzeugungseinheit dient, und eine Steuereinheit auf, die zur synchronen Betätigung des Schaltelements und des Schaltmit¬ tels vorgesehen ist. Hierdurch kann eine besonders einfache Verschaltung des Schaltmittels mit den übrigen, vorzugsweise herkömmlichen Bestandteilen der Motorschützeinheit erreicht werden. Bei der Öffnung des Schaltelements zum Trennen des
Fahrmotors von der jeweiligen Leistungserzeugungseinheit kann gleichzeitig diese Leistungserzeugungseinheit von der Ein¬ speisung getrennt werden. Die Verfügbarkeit kann weiter erhöht werden, wenn alle
Motorschützeinheiten jeweils wenigstens ein Schaltmittel auf¬ weisen, welches zwischen der Leistungserzeugungseinheit für den zugeordneten Fahrmotor und einer Einspeisung geschaltet ist. Wird der Satz von Antriebseinheiten durch eine gemeinsa- me Einspeisung gespeist, kann der Satz von Schaltmitteln in dieser Ausführung vorteilhafterweise eine
Einspeiseschützeinheit bilden, die zum Trennen des Satzes von Antriebseinheiten von der gemeinsamen Einspeisung ausgebildet ist, indem alle Schaltmittel geöffnet werden. In dieser Aus- führung ist vorzugsweise jedem Schaltmittel jeweils ein un¬ terschiedlicher Vorladekreis zugeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann der Satz von Antriebseinheiten von einer gemeinsamen Einspeisung gespeist werden, wobei eine Einspeiseschützeinheit vorgesehen ist, die zum Trennen des Satzes von Antriebseinheiten von der Einspeisung dient und ein zentrales Trennelement aufweist, welches zwischen dem Satz von Antriebseinheiten und der Einspeisung geschaltet ist. Hierdurch kann eine konstruktiv einfache Schaltung der Antriebseinrichtung erreicht werden. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinrichtung einen Vorladekreis aufweist, welcher der
Einspeiseschützeinheit zugeordnet ist. Mit einem Vorlade¬ kreis, der dem zentralen Trennelement zugeordnet ist, kann eine konstruktiv einfache Ausführung mit einem zentralen Vor- ladekreis für den Satz von Antriebseinheiten erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinrichtung eine Drosseleinheit mit Drosselelementen aufweist, die jeweils ei¬ ner unterschiedlichen Antriebseinheit zugeordnet und zwischen der jeweiligen Leistungserzeugungseinheit und der Einspeisung geschaltet sind, wodurch eine konstruktiv einfache Anordnung für ein Zusammenwirken der Leistungserzeugungseinheit und des Drosselelements erreicht werden kann. Ein besonders geringer Konstruktionsaufwand kann erreicht werden, wenn alle Motorschützeinheiten jeweils zumindest ein Schaltmittel aufweisen, welches zwischen der Leistungserzeu¬ gungseinheit für den zugeordneten Fahrmotor und einer Einspeisung geschaltet ist, und die Drosselelemente zwischen der Einspeisung und dem jeweiligen Schaltmittel angeordnet sind.
Es werden Ausführungsbeispiele der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : ein Schienenfahrzeug mit Antriebseinrichtungen in einer schematischen Seitenansicht, Figur 2 : eine Antriebseinrichtung des Schienenfahrzeugs aus Figur 1 in einer detaillierten Ansicht,
Figur 3: eine Ausführungsvariante der Antriebseinrichtung aus Figur 2, mit einem gemeinsamen Einspeiseschütz und einem gemeinsamen Vorladekreis und
Figur 4: eine Ausführungsvariante der Antriebseinrichtung aus Figur 3, mit einer alternativen Ausführung einer Drosseleinheit.
Figur 1 zeigt ein als Triebzug ausgebildetes Schienenfahrzeug 10 in einer schematischen Seitenansicht. In einer alternativen Ausführung kann das Schienenfahrzeug als Lokomotive aus¬ gebildet sein.
Das Schienenfahrzeug 10 ist von zwei Kopfeinheiten 12.1, 12.3 und zumindest einer zwischen diesen angeordneten Mitteleinheit 12.2 gebildet. Die Kopfeinheiten 12.1 und 12.3 weisen jeweils zwei Triebdrehgestelle 14 mit je zwei Antriebsachsen 16. A, 16. B auf. Sie sind ferner jeweils mit einer Antriebs¬ einrichtung 18 ausgestattet, die zum Antreiben der Antrieb¬ sachsen 16. A, 16. B der Triebdrehgestelle 14 dienen.
Die gezeigte Reihenfolge von Antriebs- und Laufachsen ist exemplarisch, wobei weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Achsenfolgen denkbar sind.
Die Antriebseinrichtung 18 einer Kopfeinheit 12 ist in einer detaillierten Ansicht in Figur 2 näher dargestellt. Sie weist einen Satz von vier Antriebseinheiten 20. a bis 20. d auf, die jeweils einen elektrischen Fahrmotor 22, der insbesondere als Synchronmotor ausgebildet ist, und eine Leistungserzeugungs- einheit 24 umfassen. Die Fahrmotoren 22 sind jeweils mit ei¬ ner unterschiedlichen Antriebsachse mechanisch koppelbar. In der betrachteten Ausführung sind die Fahrmotoren 22 jeweils mit einer Antriebsachse 16. A bzw. 16. B der jeweiligen Triebdrehgestelle 14 mechanisch koppelbar. Der Satz von vier Antriebseinheiten 20. a bis 20. d bezieht eine elektrische Energie aus einer gemeinsamen Einspeisung 26 und sind parallel zueinander geschaltet. Die Einspeisung 26 ist im Betrieb des Schienenfahrzeugs 10 mit einer Bahnnetz- Versorgung 28 elektrisch verbunden, die z.B. von einer Oberleitung gebildet ist (Figur 1) . Alternativ kann die Bahnnetzversorgung 28 von einer Stromschiene im Bodenbereich gebildet sein. Außerdem ist auch denkbar, dass - bei einer Ausbildung des Schienenfahrzeugs 10 mit dieselelektrischem Antrieb - die Einspeisung 26 mit einem Generator elektrisch verbunden ist.
Die Einspeisung 26 ist insbesondere von einem Gleichspannungszwischenkreis gebildet, der eine Gleichspannung U für die Erzeugung einer elektrischen Leistung durch die Leis- tungserzeugungseinheiten 24 bereitstellt. Bei einer Bereitstellung einer Wechselspannung durch die Bahnnetzversorgung 28 ist die Einspeisung 26 zumindest über einen Gleichrichter und eine Spannungsstellvorrichtung (nicht gezeigt) , wie ins¬ besondere einen Transformator, mit der Bahnnetzversorgung 28 verbunden. Die Zwischenschaltung eines Gleichrichters ist auch bei der Verbindung der Einspeisung 26 mit einem Generator an Bord des Schienenfahrzeugs 10 zweckmäßig. Wird eine Gleichspannung durch die Bahnnetzversorgung 28 bereitgestellt, kann die Zwischenschaltung eines Gleichrichters ent- fallen.
Die Leistungserzeugungseinheiten 24 weisen jeweils nicht näher dargestellte Schaltelemente auf, die ausgehend von der Gleichspannung U gemäß einer bestimmten Schaltstrategie einen elektrischen Wechselstrom zum Speisen des zugeordneten Fahrmotors 22 erzeugen, wobei die Stromeigenschaften einer gewünschten elektrischen Leistung entsprechen. Zur Steuerung der Leistungserzeugungseinheiten 24 ist ein nicht näher dargestelltes Antriebssteuergerät der Antriebseinrichtung 18 vorgesehen. Insbesondere sind die Leistungserzeugungseinhei¬ ten 24 jeweils als Pulswechselrichter ausgebildet. Die Antriebseinrichtung 18 weist ferner einen Satz von
Motorschützeinheiten 30 auf, die jeweils einem unterschiedli¬ chen Fahrmotor 22 zugeordnet sind und dazu dienen, bei Bedarf - wie z.B. bei einem Defekt oder einer Rangierfahrt des
Schienenfahrzeugs 10 - den Fahrmotor 22 von der zugeordneten Leistungserzeugungseinheit 24 zu trennen. Hierzu weist jede Motorschützeinheit 28 Schaltelemente 32 auf, die jeweils für eine unterschiedliche Phase des von der Leistungserzeugungs¬ einheit 24 erzeugten Wechselstroms, insbesondere Drehstroms, vorgesehen sind.
Die Motorschützeinheiten 30 weisen ferner jeweils ein zusätzliches Schaltmittel 34 auf, welches zwischen der zugeordneten Leistungserzeugungseinheit 24 und der Einspeisung 26 geschal- tet ist. Das Schaltmittel 34 dient daher dazu, bei Bedarf die Leistungserzeugungseinheit 24 von der Einspeisung 26 zu tren¬ nen. Die Schaltelemente 32 und das Schaltmittel 34 einer Motorschützeinheit 30 werden mittels einer Steuereinheit 35 der Motorschützeinheit 30 getätigt. Insbesondere sind die Motorschützeinheiten 30 dazu ausgebildet, dass ein Trennvorgang mit den Schaltelementen 32 einen Trennvorgang, insbesondere einen synchronen Trennvorgang, des zusätzlichen Schaltmittels 34 bewirkt. Durch die zusätzlichen Schaltmittel 34 kann eine Trennung der jeweiligen Leistungserzeugungseinheit 24 von der Einspeisung 26 erfolgen. Die Schaltmittel 34 der Motorschützeinheiten 30 bilden demnach gemeinsam eine Einspeiseschützeinheit 36, die zum Trennen des Satzes von Antriebseinheiten 20. a bis 20. d von der Einspeisung 26 ausgebildet ist. Eine Trennung des vollständigen Satzes kann dadurch erreicht werden, dass alle Schaltmittel 34 betätigt werden. Die Schaltmittel 34 können als Trennelement 37 der Einspeiseschützeinheit 36 betrachtet werden .
Jedem Schaltmittel 34 ist ein Vorladekreis 38 mit einem
Schaltelement 40 und einem Vorladewiderstand Rv zugeordnet, wobei der Vorladekreis 38 zwischen der Einspeisung 26 und der jeweiligen Leistungserzeugungseinheit 24 und parallel zum Schaltmittel 34 geschaltet ist.
Die Antriebseinrichtung 18 umfasst ferner eine Drosseleinheit 42 mit Drosselelementen 44, die jeweils einer Antriebseinheit 20 zugeordnet sind. Diese sind jeweils zwischen der jeweili¬ gen Leistungserzeugungseinheit 24 und dem Schaltmittel 34 ei¬ ner zugeordneten Motorschützeinheit 30 geschaltet. Die Dros¬ selelemente 44 sind insbesondere von einem gemeinsamen Eisen- kern gebildet, der vorzugsweise einem Transformatorkern entspricht. Die Drosseleinheit 42 ist insbesondere als Mehrwick¬ lungsdrossel ausgebildet.
Figur 3 zeigt die Antriebseinrichtung 18' gemäß einer alter- nativen Ausführung. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden beschränkt sich die folgende Beschreibung auf die Unterschie¬ de dieser Ausführungsvariante zur Ausbildung gemäß Figur 2.
Die Antriebseinrichtung 18' weist ein Einspeiseschützeinheit 36' auf, die zum Trennen des Satzes von Antriebseinheiten 20 von der Einspeisung 26 dient. Im Vergleich zur obigen Ausführung umfasst die Einspeiseschützeinheit 36' ein für den Satz von Antriebseinheiten 20 gemeinsames Trennelement 37', das zwischen diesem Satz bzw. der Parallelschaltung von Antriebs- einheiten 20 und der Einspeisung 26 geschaltet ist. Hierdurch kann insbesondere auf einen Vorladekreis 38 für je eine An¬ triebseinheit 20 verzichtet werden. Es ist vielmehr der
Einspeiseschützeinheit 36' ein Vorladekreis 38' für den ge¬ samten Satz von Antriebseinheiten 20 zugeordnet, der parallel zum Trennelement 37' geschaltet ist. Der Vorladekreis 38' weist ein Schaltelement 40' und einen elektrischen Widerstand Rv auf.
Figur 4 zeigt die Antriebseinrichtung 18'' gemäß einer alter- nativen Ausführung zur Ausbildung aus Figur 3. Um unnötige
Wiederholungen zu vermeiden beschränkt sich die folgende Beschreibung auf die Unterschiede dieser Ausführungsvariante zur Ausbildung gemäß Figur 3. In dieser Ausführung ist eine Drosseleinheit 42'' vorgesehen, deren Drosselelemente 44'' vor dem jeweiligen Schaltmittel 34 der entsprechenden Motorschützeinheit 30 und daher zwischen dem Schaltmittel 34 und der Einspeisung 26 angeordnet sind. Hierbei ist die Drosseleinheit 42'' insbesondere als Mehr¬ wicklungsdrossel mit gemeinsamen Fußpunkt ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug (10), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Satz von Antriebseinheiten (20. a - 20. d), die jeweils zumindest einen elektrischen Fahrmotor (22) und eine Leistungserzeugungseinheit (24) aufweisen, die zur Erzeugung einer Leistung für den Fahrmotor (22) vorgesehen ist, und einem Satz von Motorschützeinheiten (30), die jeweils einem Fahrmotor (22) zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Motorschützeinheit (30) wenigstens ein Schalt¬ mittel (34) aufweist, welches zwischen der Leistungserzeu¬ gungseinheit (24) für den zugeordneten Fahrmotor (22) und einer Einspeisung (26) geschaltet ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebseinheiten (20. a - 20. d) parallel zueinander geschaltet sind, wobei die parallele Schaltung von der Einspei- sung (26) gespeist wird.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fahrmotoren (22) als Synchronmotoren ausgebildet sind.
4. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Motorschützeinheit (30) zumindest ein Schaltelement (32), das zum Trennen des zugeordneten Fahrmotors (22) von der jeweiligen Leistungserzeugungseinheit (24) dient, und eine Steuereinheit (35) aufweist, die zur synchronen Betätigung des Schaltelements (32) und des Schaltmittels (34) vorgesehen ist .
5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle Motorschützeinheiten (30) jeweils zumindest ein Schalt- mittel (34) aufweisen, welches zwischen der Leistungserzeu- gungseinheit (24) für den zugeordneten Fahrmotor (22) und einer Einspeisung (26) geschaltet ist.
6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden An- Sprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Satz von Antriebseinheiten (20. a - 20. d) von einer gemeinsamen Einspeisung (26) gespeist wird und eine
Einspeiseschützeinheit (36' ) vorgesehen ist, die zum Trennen des Satzes von Antriebseinheiten (20. a - 20. d) von der Einspeisung (26) dient und ein zentrales Trennelement (37') auf¬ weist, welches zwischen dem Satz von Antriebseinheiten (20. a - 20. d) und der Einspeisung (26) geschaltet ist.
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch
einen Vorladekreis (38')/ welcher der Einspeiseschützeinheit (36') zugeordnet ist.
8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Drosseleinheit (42; 42'') mit Drosselelementen (44;
44''), die jeweils einer unterschiedlichen Antriebseinheit (20. a -20. d) zugeordnet und zwischen der jeweiligen Leis- tungserzeugungseinheit (24) und der Einspeisung (26) geschal¬ tet sind.
9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5 und 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drosselelemente (44'') zwischen der Einspeisung (26) und dem jeweiligen Schaltmittel (34) angeordnet sind.
10. Schienenfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung (18; 18'; 18'') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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