EP4380812A1

EP4380812A1 - Überwachung der funktionstüchtigkeit elektrischer bremswiderstände in einem fahrzeug

Info

Publication number: EP4380812A1
Application number: EP22769950.1A
Authority: EP
Inventors: Frank Budzinski; Lennart Kilian; Jürgen Quindt
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-06-12
Also published as: DE102021210433A1; WO2023041318A1; US20240383337A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit zumindest einer elektrische Bremswiderstände aufweisenden Bremswiderstandsbaugruppe, die im Falle eines Bremsbetriebs des Fahrzeugs elektrische Bremsenergie aufnehmen und in Abwärme wandeln können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bremswiderstände in eine erste und eine zweite Untergruppe aufgeteilt sind, die erste und die zweite Untergruppe elektrisch parallel geschaltet sind, und eine Auswerteinrichtung vorhanden ist, die eine Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände unter Heranziehung einer Messgröße, die einen Differenzstrom zwischen einem durch die erste Untergruppe fließenden ersten Untergruppenstrom und einem durch die zweite Untergruppe fließenden zweiten Untergruppenstrom angibt, überwacht.

Description

Beschreibung

Überwachung der Funktionstüchtigkeit elektrischer Bremswiderstände in einem Fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit zumindest einer elektrische Bremswiderstände aufweisenden Bremswiderstandsbaugruppe , wobei die Bremswiderstände bei einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs bzw . des elektrischen Antriebs des Fahrzeugs elektrische Bremsenergie aufnehmen und in Abwärme wandeln können .

Aus der deutschen Of fenlegungsschri ft DE 10 2015 203 689 Al ist ein Schienenfahrzeug bekannt , bei dem eine Bremswiderstandsbaugruppe im Bereich der Fahrzeugaußenhaut schwenkbar gelagert ist und von einer eingeschwenkten Stellung in eine ausgeschwenkte Stellung und umgekehrt durch Schwenken bringbar ist . Durch das Ausschwenken der Bremswiderstandsbaugruppe lässt sich erreichen, dass ein Luft ström zur Kühlung bzw . Entwärmung der Bremswiderstandsbaugruppe durch eine Öf fnung in der Fahrzeugaußenhaut ins Fahrzeuginnere geleitet wird .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Fahrzeug der eingangs angegebenen Art mit einer Möglichkeit einer Überwachung der Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände anzugeben .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug sowie ein Verfahren mit den j eweiligen Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst . Jeweilige Ausgestaltungen sind in abhängigen Patentansprüchen angegeben .

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremswiderstände in eine erste und eine zweite Untergruppe aufgeteilt sind, die erste und die zweite Untergruppe elektrisch parallel geschaltet sind, und eine Auswerteinrichtung vorhanden ist , die eine Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände unter Heranziehung einer Messgröße , die einen Di f ferenzstrom zwischen einem durch die erste Untergruppe fließenden ersten Untergruppenstrom und einem durch die zweite Untergruppe fließenden zweiten Untergruppenstrom angibt , überwacht .

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist darin zu sehen, dass es durch die Aufteilung der Bremswiderstände in zwei Untergruppen möglich wird, einen Aus fall einzelner Bremswiderstände allein auf der Basis des Di f ferenzstromes bzw . der den Di f ferenzstrom angebenden Messgröße zu bestimmen . Der erfinderische Gedanke besteht darin, dass j eder Aus fall eines Bremswiderstands das Stromverhältnis zwischen den beiden Untergruppen verschiebt und sich diese Verschiebung im Di f ferenzstrom niederschlägt . Eine Überwachung des Di f ferenzstroms lässt somit sehr einfach einen Aus fall von Bremswiderständen erkennen .

Besonders einfach lässt sich der Di f ferenzstrom mit einem Summenstromwandler erfassen . Demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein Summenstromwandler vorhanden ist , durch den der erste und der zweite Untergruppenstrom mit zueinander inverser Stromflussrichtung geleitet werden, und der Summenstromwandler die den Di f ferenzstrom zwischen den beiden Untergruppenströmen angebende Messgröße erzeugt und an die Auswerteinrichtung ausgibt .

Gemäß einer ersten Aus führungsvariante ist vorgesehen, dass ein Widerstandswert der ersten Untergruppe und ein Widerstandswert der zweiten Untergruppe gleich groß sind .

Die Bremswiderstände sind in der j eweiligen Untergruppe vorzugsweise parallel geschaltet .

Gleiche Widerstandswerte der beiden Untergruppen lassen sich besonders einfach und damit vorteilhaft erreichen, wenn die Widerstandswerte aller Bremswiderstände gleich bzw . nahezu gleich groß sind und beide Untergruppen eine gleiche Anzahl parallel geschalteter Bremswiderstände aufweisen .

Die Auswerteinrichtung erzeugt vorzugsweise ein Abweichungssignal , wenn die Messgröße einen Di f ferenzstrom anzeigt , der betragsmäßig einen vorgegebenen Basisschwellenwert überschreitet . Die letztgenannte Variante geht von der Überlegung aus , dass bei Fehlerf reiheit der Di f ferenzstrom Null oder zumindest näherungsweise Null betragen müsste , sodass ein nennenswerter Di f ferenzstrom ein Indi z für einen Fehler darstellt .

Um j ederzeit Kenntnis darüber zu haben, wie viele Bremswiderstände bereits ausgefallen sind, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Auswerteinrichtung den Di f ferenzstrom hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs überwacht und bei Auftreten von Di f ferenzstromsprüngen j eweils die Sprungrichtung der Di f ferenzstromsprünge erfasst .

Vorteilhaft ist es , wenn die Auswerteinrichtung einen ersten Zählerstand und einen zweiten Zählerstand erzeugt , wobei der erste Zählerstand die Anzahl der Sprünge in einer der zwei möglichen Änderungsrichtungen und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände in einer der zwei Untergruppen angibt , und der zweite Zählerstand die Anzahl der Sprünge in der anderen der zwei möglichen Änderungsrichtungen und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände in der anderen Untergruppe angibt .

Gemäß einer zweiten Aus führungsvariante ist vorgesehen, dass der Widerstandswert der ersten Untergruppe um einen vorgegebenen Zusatzwiderstandswert kleiner als der Widerstandswert der zweiten Untergruppe ist , wobei der Zusatzwiderstandswert insbesondere größer als der Widerstandswert j edes einzelnen Bremswiderstands der ersten Untergruppe ist . Die erste Untergruppe weist vorzugsweise ergänzend einen zu deren Bremswiderständen parallel geschalteten Zusatzwiderstand mit dem Zusatzwiderstandswert auf .

Der Zusatzwiderstandswert des Zusatzwiderstands liegt dabei beispielsweise zwischen dem 1 , 5- fachen und dem 2 , 5- fachen des größten der Widerstandswerte der Bremswiderstände der ersten Untergruppe .

Bei der zweiten Aus führungsvariante wird es außerdem als vorteilhaft angesehen, wenn die erste und die zweite Untergruppe dieselbe Anzahl parallel geschalteter Bremswiderstände mit gleich großen Widerstandswerten aufweisen, wobei die erste Untergruppe ergänzend den Zusatzwiderstand (Rz ) aufweist .

Bei der zweiten Aus führungsvariante kann alternativ in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Untergruppe j eweils dieselbe Anzahl parallel geschalteter Bremswiderstände aufweisen, wobei die Widerstandswerte der Bremswiderstände beider Untergruppen mit Ausnahme eines Widerstandes in einer der Untergruppen gleich groß sind . Der Widerstandswert desj enigen Widerstands , der den Ausnahme-Widerstand bildet , ist dabei vorzugsweise doppelt so groß wie der Widerstandswert aller anderen Widerstände .

Die Auswerteinrichtung erzeugt vorzugsweise ein Aus fallsignal , wenn in einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs die Messgröße einen Di f ferenzstrom von Null anzeigt . Aufgrund der unterschiedlichen Widerstandswerte der beiden Untergruppen muss während eines Stromflusses , also beispielsweise während des Bremsbetriebs , durch den Zusatzwiderstandswert stets ein Di f ferenzstrom hervorgerufen werden . I st dies nicht der Fall , liegt eine Störung beispielsweise aufgrund eines Kabelabrisses vor, die von dem Aus fallsignal angezeigt wird . Die Auswerteinrichtung erzeugt vorzugsweise ein Abweichungssignal , wenn in einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs die Messgröße einen Di f ferenzstrom anzeigt , der betragsmäßig von einem vorgegebenen Solldi f ferenzstromwert abweicht oder von diesem über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht .

Der Solldi f ferenzstromwert entspricht dabei vorzugsweise dem Stromfluss , der bei Aus fall freiheit beider Untergruppen beim Bremsbetrieb durch den Zusatzwiderstandswert hervorgerufen werden müsste bzw . durch den Zusatzwiderstandswert fließen müsste .

Auch bei der zweiten Aus führungsvariante wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Auswerteinrichtung den Di f ferenzstrom hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs überwacht und bei Auftreten von Di f ferenzstromsprüngen j eweils die Sprungrichtung der Di f ferenzstromsprünge erfasst .

Dabei erzeugt die Auswerteinrichtung einen ersten Zählerstand und einen zweiten Zählerstand, wobei der erste Zählerstand die Anzahl der Sprünge in einer der zwei möglichen Änderungsrichtungen und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände in einer der zwei Untergruppen angibt und der zweite Zählerstand die Anzahl der Sprünge in der anderen der zwei möglichen Änderungsrichtungen und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände in der anderen Untergruppe angibt .

Die Bremswiderstände sind vorzugsweise passiv gekühlte Bremswiderstände , welche insbesondere als Rohrhei zwiderstände ausgestaltet sein können .

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Überwachen elektrischer Bremswiderstände eines Fahrzeugs , die bei einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs elektrische Bremsenergie aufnehmen und in Abwärme wandeln können . Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände , die in eine erste und eine zweite Untergruppe aufgeteilt sind, wobei die erste und die zweite Untergruppe elektrisch parallel geschaltet sind, unter Heranziehung einer Messgröße , die einen Di f ferenzstrom zwischen einem durch eine erste Untergruppe fließenden ersten Untergruppenstrom und einem durch eine zweite Untergruppe fließenden zweiten Untergruppenstrom angibt , überwacht wird .

Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Schienenfahrzeug, insbesondere einem Schienenfahrzeug für den Hochgeschwindigkeitsbereich, angewendet werden .

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Aus führungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen verwiesen .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 in einer schematischen Darstellung ein Aus führungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug von der Seite ,

Figur 2 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Aus führungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug von der Seite ,

Figur 3 ein Aus führungsbeispiel für eine Bremswiderstandsbaugruppe für die Schienenfahrzeuge gemäß den Figuren 1 und 2 ,

Figur 4 einen möglichen zeitlichen Verlauf von Di f ferenzstromsprüngen im Falle von Aus fällen von Bremswiderständen der Bremswiderstandsbaugruppe gemäß Figur 3 ,

Figur 5 ein weiteres Aus führungsbeispiel für eine Bremswiderstandsbaugruppe für die Schienenfahrzeuge gemäß den Figuren 1 und 2 , und

Figur 6 einen möglichen zeitlichen Verlauf von Di f ferenzstromsprüngen im Falle von Aus fällen von Bremswiderständen der Bremswiderstandsbaugruppe gemäß Figur 5 .

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugs zeichen verwendet .

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung von der Seite ein Aus führungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10 . Das Schienenfahrzeug 10 , beispielsweise ein für eine maximale Geschwindigkeit von 250 km/h ausgelegtes Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug, ist mit einer oder mehreren Bremseinrichtungen 20 ausgestattet , die j eweils eine oder mehrere Gruppen von Bremswiderständen aufweisen . In der Figur 1 ist eine solche Gruppe an Bremswiderständen angedeutet . Diese Gruppe wird nachfolgend auch Bremswiderstandsbaugruppe 30 genannt .

Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 1 bildet die Bremswiderstandsbaugruppe 30 selbst einen Abschnitt A der Fahrzeughülle 11 , der dauerhaft geschlossen und außen glatt ist und bei Fahrt des Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugs 10 vom Fahrtwind F aerodynamisch verwirbelungs frei umströmt wird . Der dauerhaft geschlossene Abschnitt A der Fahrzeughülle 11 ist vorzugsweise frei von Hil fsbetrieben, d . h . er weist keine mechanisch beweglichen Teile zur Beeinflussung des den Abschnitt A bzw . die Fahrzeughülle 11 passierenden Luftstroms bzw . Fahrtwinds F auf . Wird das Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeug 10 bei einer Fahrt entlang der Pfeilrichtung P, also bei einer Fahrt von rechts nach links in Figur 1 , mittels der Bremseinrichtung 20 gebremst , so wird von einem nicht weiter gezeigten elektrodynamischen Generator 21 der elektrodynamischen Bremseinrichtung 20 ein Bremsstrom I in die Bremswiderstandsbaugruppe 30 eingespeist . Der Bremsstrom I führt zu einem Erwärmen der Bremswiderstandsbaugruppe 30 . Die Wärme wird vorzugsweise überwiegend, insbesondere zu über 90 % , über Konvektion an den die Fahrzeughülle 11 und damit den Abschnitt A umströmenden Fahrtwind F bzw . an die Umgebungsluft abgegeben . Mit anderen Worten erfolgt die Wärmeabgabe also maßgeblich durch Konvektion, und weniger bzw . nur vernachlässigbar über die Abgabe von Wärmestrahlung .

Bei der Aus führungsvariante gemäß Figur 1 bildet die Bremswiderstandsbaugruppe 30 selbst unmittelbar den vom Fahrtwind F außen umströmten Abschnitt A der Fahrzeughülle 11 . Alternativ kann die Bremswiderstandsbaugruppe 30 auch in unmittelbarer Nähe zu einem vom Fahrtwind F außen umströmten Abschnitt A der Fahrzeughülle 11 angeordnet sein . Eine solche Aus führungsvariante zeigt beispielhaft die Figur 2 . Trotz des gewissen Abstands d zwischen der Bremswiderstandsbaugruppe 30 und der Fahrzeughülle 11 kann die Wärme dennoch in Richtung der Fahrzeughülle 11 abfließen und dort durch Konvektion an die Umgebungsluft bzw . den Fahrtwind F abgegeben werden .

Auch ist es möglich, dass die Bremswiderstände der Bremswiderstandsbaugruppe 30 von Luft durchströmt werden, um eine Wärmeabfuhr zu verbessern . Beispielsweise kann, wie in der eingangs aufgeführten Of fenlegungsschri ft DE 10 2015 203 689 Al of fenbart ist , durch das Ausschwenken der Bremswiderstandsbaugruppe erreicht werden, dass ein Luftstrom zur Kühlung bzw . Entwärmung der Bremswiderstandsbaugruppe durch eine Öf fnung in der Fahrzeugaußenhaut ins Fahrzeuginnere geleitet wird . Bei den Bremswiderständen der Bremswiderstandsbaugruppe 30 handelt es sich vorzugsweise um passiv gekühlte Rohrhei zelemente .

Die Figur 3 zeigt ein Aus führungsbeispiel für eine Bremswiderstandsbaugruppe 30 , die bei den Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen 10 gemäß Figur 1 oder 2 eingesetzt werden kann, näher im Detail .

Die Bremswiderstandsbaugruppe 30 gemäß Figur 3 umfasst eine erste Untergruppe UG1 und eine zweite Untergruppe UG2 , die j eweils ein oder mehr Bremswiderstände aufweisen . Die erste Untergruppe UG1 umfasst bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 3 die Bremswiderstände RI bis Ri ( i ist eine natürliche Zahl ) und die zweite Untergruppe UG2 die Bremswiderstände Ri+ 1 bis Rn (n ist eine natürliche Zahl mit n > i ) .

Die Bremswiderstände Rl-Rn sind in ihrer j eweiligen Untergruppe UG1 bzw . UG2 parallel geschaltet . Die zwei Untergruppen UG1 und UG2 sind ebenfalls relativ zueinander zwischen die Anschlüsse Al und A2 der Bremswiderstandsbaugruppe 30 parallel geschaltet .

Ein durch die erste Untergruppe UG1 fließender erster Untergruppenstrom Igl und ein durch die zweite Untergruppe UG2 fließender zweiter Untergruppenstrom Ig2 werden mit zueinander inverser Stromflussrichtung durch einen Summenstromwandler 40 geleitet , der einen den Di f ferenzstrom Id=Igl- Ig2 zwischen den beiden Untergruppenströmen Igl und Ig2 angebende Messgröße M erzeugt und diese an eine nachgeordnete Auswerteinrichtung 50 ausgibt .

Die Auswerteinrichtung 50 überwacht die Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände Rl-Rn unter Heranziehung der Messgröße M .

Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 3 wird beispielhaft davon ausgegangen, dass der Widerstandswert Rgl der ersten Untergruppe UG1 und der Widerstandswert Rg2 der zweiten

Untergruppe UG2 und damit auch die entsprechende Leitwerte gleich groß sind, also gilt :

Die Gleichheit der Widerstandswerte Rgl und Rg2 beider Untergruppen UG1 und UG2 kann in einfacher Weise und mit minimaler Anzahl unterschiedlicher Bauteile erreicht werden, wenn alle Bremswiderstände Rl-Rn beider Untergruppen UG1 und UG2 (unter Berücksichtigung üblicher Bauteiletoleranzen bzw . zumindest nominal ) gleich groß sind und die Untergruppen UG1 und UG2 j eweils dieselbe Anzahl an Bremswiderstände Rl-Rn aufweisen, also gilt : i = n/2 , wobei n eine gerade Zahl ist .

Geht man weiterhin beispielhaft davon aus , dass bei Inbetriebnahme der Bremswiderstandsbaugruppe 30 zum Zeitpunkt t=0 diese fehlerfrei arbeitet und alle Bremswiderstände Rl-Rn von einem Teilstrom durchflossen werden, so ist der Di f ferenzstrom Id gleich Null , weil beide Untergruppenströme Igl und Ig2 gleich groß sind :

Id ( t=0 ) = Igl ( t=0 ) - Ig2 ( t=0 ) = 0

Falls nun in einer der Untergruppen UG1 und UG2 einer der Bremswiderstände Rl-Rn aus fällt und von keinem Strom mehr durchflossen wird, so wird sich dies auf den Di f ferenzstrom Id auswirken .

Die Figur 4 zeigt beispielhaft den Verlauf des Di f ferenzstroms Id über der Zeit t während des Bremsbetriebs und für den Fall , dass zunächst in der zweiten Untergruppe UG2 nacheinander zwei der Bremswiderstände Ri+1 bis Rn ausfallen und anschließend in der ersten Untergruppe UG1 nacheinander drei der Bremswiderstände Rl-Ri ausfallen.

Es lässt sich erkennen, dass aufgrund des Ausfalls zweier der Bremswiderstände Ri+1 bis Rn in der zweiten Untergruppe UG2 der Differenzstrom Id zunächst in positiver Richtung ansteigen wird, weil anteilig mehr Strom durch die erste Untergruppe UG1 fließen wird als durch die zweite. Es treten zwei zeitlich versetzte Differenzstromsprünge S auf, deren Sprungrichtung anzeigt, dass der Fehler in der zweiten Untergruppe UG2 auf getreten ist.

Die Auswerteinrichtung 50 erfasst diese Differenzstromsprünge S und erzeugt einen ersten Zählerstand ZI und einen zweiten Zählerstand Z2.

Der erste Zählerstand ZI gibt die Anzahl der Differenzstromsprünge S in der positiven Änderungsrichtung und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände in der zweiten Untergruppe UG2 an.

Der zweite Zählerstand Z2 gibt die Anzahl der Differenzstromsprünge S in der negativen Änderungsrichtung und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände in der ersten Untergruppe UG1 an.

Bis zum Zeitpunkt tl (siehe Figur 4) sind beide Zählerstände ZI und Z2 gleich groß und betragen Null.

Zum Zeitpunkt tl fällt einer der Bremswiderstände Ri+1 bis Rn in der zweiten Untergruppe UG2 aus, wodurch ein Differenzstromsprung S in der positiven Änderungsrichtung hervorgerufen und der erste Zählerstand ZI von Null auf Eins gesetzt wird. Der Differenzstrom Id ist nun größer als Null und beträgt beispielsweise IdO. Zum Zeitpunkt t2 fällt ein weiterer der Bremswiderstände Ri+1 bis Rn in der zweiten Untergruppe UG2 aus, wodurch wieder ein Differenzstromsprung S in der positiven Änderungsrichtung hervorgerufen und der erste Zählerstand ZI von Eins auf Zwei erhöht wird. Der Differenzstrom Id hat sich nun verdoppelt und beträgt beispielsweise 2*IdO.

Zum Zeitpunkt t3 fällt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ein erster der Bremswiderstände Rl-Ri in der ersten Untergruppe UG1 aus, wodurch ein Differenzstromsprung S in der negativen Änderungsrichtung hervorgerufen und der zweite Zählerstand Z2 von Null auf Eins gesetzt wird. Der Differenzstrom Id verringert sich dabei betragsmäßig, weil der Differenzstromsprung S in der negativen Änderungsrichtung einen der vorherigen Differenzstromsprünge S in der positiven Änderungsrichtung kompensiert. Der Differenzstrom Id beträgt nun wieder IdO.

Zum Zeitpunkt t4 fällt ein zweiter der Bremswiderstände Rl-Ri in der ersten Untergruppe UG1 aus, wodurch ein weiterer Differenzstromsprung S in der negativen Änderungsrichtung hervorgerufen und der zweite Zählerstand Z2 von Eins auf Zwei gesetzt wird. Der Differenzstrom Id verringert sich dabei wieder betragsmäßig, weil der Differenzstromsprung S in der negativen Änderungsrichtung einen der vorherigen Differenzstromsprünge S in der positiven Änderungsrichtung kompensiert .

Der Differenzstrom Id beträgt nun wieder Null. Zu diesem Zeitpunkt t4 lässt der Differenzstrom Id also keinen Fehler mehr erkennen, da er dem Differenzstrom Id(t=0) im fehlerfreien Ausgangszustand entspricht.

Zum Zeitpunkt t5 fällt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ein dritter der Bremswiderstände Rl-Ri in der ersten Untergruppe UG1 aus, wodurch ein weiterer Differenzstromsprung S in der negativen Änderungsrichtung hervorgerufen und der zweite Zählerstand Z2 von Zwei auf Drei gesetzt wird . Der Di f ferenzstrom Id verringert sich dabei wieder und beträgt nun - IdO .

Zusammengefasst überwacht die Auswerteinrichtung 50 den Di f ferenzstrom Id bzw . die korrespondierende Messgröße M hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs und zählt Aus fallereignisse mit , sodass stets die Information vorliegt , wie viele der Bremswiderstände Rl-Rn in j eder der beiden Untergruppen UG1 und UG2 zwischenzeitlich ausgefallen sind .

Die Figur 5 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel für eine Bremswiderstandsbaugruppe 30 , die bei den Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen 10 gemäß Figur 1 oder 2 eingesetzt werden kann, näher im Detail .

Die Bremswiderstandsbaugruppe 30 gemäß Figur 5 umfasst eine erste und eine zweite Untergruppe UG1 und UG2 , die j eweils ein oder mehr Bremswiderstände aufweisen . Die erste Untergruppe UG1 umfasst die Bremswiderstände Rl-Ri und die zweite Untergruppe UG2 die Bremswiderstände Ri+ 1 bis Rn (mit n > i ) . Die Bremswiderstände Rl-Rn sind in ihrer Untergruppe UG1 und UG2 j eweils parallel geschaltet und die zwei Untergruppen UG1 und UG2 sind ebenfalls relativ zueinander parallel geschaltet .

Bezüglich des Summenstromwandlers 40 und der Auswerteinrichtung 50 gelten die Aus führungen im Zusammenhang mit Figur 3 entsprechend .

Bei dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 5 wird beispielhaft davon ausgegangen, dass der Widerstandswert Rgl der ersten Untergruppe UG1 kleiner als der Widerstandswert Rg2 der zweiten Untergruppe UG2 ist und auch die entsprechenden Leitwerte ungleich groß sind, also gilt :

Rgl Die Ungleichheit der Widerstandswerte Rgl und Rg2 beider Untergruppen UG1 und UG2 kann in einfacher Weise und mit minimaler Anzahl unterschiedlicher Bauteile erreicht werden, wenn alle Bremswiderstände Rl-Rn beider Untergruppen UG1 und UG2 (unter Berücksichtigung üblicher Bauteiletoleranzen bzw . zumindest nominal ) gleich groß sind und bei der ersten Untergruppe UG1 ein Zusatzwiderstand Rz parallel geschaltet wird .

Geht man davon aus , dass bei Inbetriebnahme der Bremswiderstandsbaugruppe 30 diese insgesamt fehlerfrei arbeitet und alle Bremswiderstände Rl-Rn von einem Teilstrom durchflossen werden, so ist der Di f ferenzstrom Id - im Unterschied zu dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 1 - wegen des Zusatzwiderstands Rz von vornherein ungleich Null . Dies zeigt beispielhaft die Figur 5 mit einem Di f ferenzstrom Id=I 0/2 im fehlerfreien Ausgangs zustand .

Der Di f ferenzstrom Id im fehlerfreien Ausgangs zustand ermöglich eine weitere Fehlerüberwachung der gesamten Bremswiderstandsbaugruppe 30 . Würde ein Stromfluss durch die Bremswiderstandsbaugruppe 30 komplett unterbrochen werden, also die gesamte Bremswiderstandsbaugruppe 30 aus fallen, so wird der Di f ferenzstrom Id auf Null fallen . In diesem Falle erzeugt die Auswerteinrichtung 50 ein Aus fallsignal AFS , das diesen Gesamtaus fall anzeigt .

Fällt nun in einer der Untergruppen UG1 und UG2 einer der Bremswiderstände Rl-Rn aus und wird von keinem Strom mehr durchflossen, so wird sich dies wieder auf den Di f ferenzstrom Id auswirken, wie dies oben im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erläutert wurde . Geht man von dem im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 beispielhaft erläuterten Aus falls zenario mit zunächst zwei Aus fällen in der zweiten Untergruppe UG2 und drei nachfolgenden Aus fällen in der ersten Untergruppe UG1 aus , so ergibt sich ein Verlauf an Di f ferenzstromsprüngen und Zählerständen Z I und Z2 , wie er beispielhaft in der Figur 6 während eines Bremsbetriebs gezeigt ist . Bezugs zeichenliste

10 Schienenfahrzeug

11 Fahrzeughülle

20 Bremseinrichtung

21 Generator

30 Bremswiderstandsbaugruppe 40 Summenstromwandler

50 Auswerteinrichtung

A Abschnitt

Al Anschluss

A2 Anschluss

AFS Aus fallsignal d Abstand

F Fahrtwind i natürliche Zahl

I Bremsstrom

Id Di f ferenzstrom

Igl Untergruppenstrom

Ig2 Untergruppenstrom

M Messgröße n natürliche Zahl

P Pfeilrichtung

R Bremswiderstand

Rgl Widerstandswert

Rg2 Widerstandswert

Rz Zusatzwiderstand

S Di f ferenzstromsprünge t Zeit tl-t5 Zeitpunkt

UG1 Untergruppe

UG2 Untergruppe

X Fahrzeuglängsrichtung

Z I Zählerstand

Z2 Zählerstand

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug (10) , mit zumindest einer elektrische Bremswiderstände (Rl-Rn) aufweisenden Bremswiderstandsbaugruppe (30) , die bei einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs elektrische Bremsenergie aufnehmen und in Abwärme wandeln können, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die Bremswiderstände (Rl-Rn) in eine erste und eine zweite Untergruppe (UG1, UG2 ) aufgeteilt sind,

- die erste und die zweite Untergruppe (UG1, UG2 ) elektrisch parallel geschaltet sind, und

- eine Auswerteinrichtung (50) vorhanden ist, die eine Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände (Rl-Rn) unter Heranziehung einer Messgröße (M) , die einen Differenzstrom (Id) zwischen einem durch die erste Untergruppe (UG1) fließenden ersten Untergruppenstrom (Igl) und einem durch die zweite Untergruppe (UG2) fließenden zweiten Untergruppenstrom (Ig2) angibt, überwacht.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- ein Summenstromwandler (40) vorhanden ist, durch den der erste und der zweite Untergruppenstrom (Igl, Ig2) mit zueinander inverser Stromflussrichtung geleitet werden, und

- der Summenstromwandler (40) die den Differenzstrom (Id) zwischen den beiden Untergruppenströmen (Igl, Ig2) angebende Messgröße (M) erzeugt und an die Auswerteinrichtung (50) ausgibt.

3. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Widerstandswert der ersten Untergruppe (UG1) und ein Widerstandswert der zweiten Untergruppe (UG2) gleich groß sind .

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

- die Bremswiderstände (Rl-Rn) in der jeweiligen Untergruppe (UG1, UG2 ) parallel geschaltet sind, und

- Widerstandswerte der Bremswiderstände (Rl-Rn) gleich groß sind .

5. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswerteinrichtung (50) ein Abweichungssignal erzeugt, wenn die Messgröße (M) einen Differenzstrom (Id) anzeigt, der betragsmäßig einen vorgegebenen Basisschwellenwert überschreitet .

6. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswerteinrichtung (50) den Differenzstrom (Id) hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs überwacht und bei Auftreten von Differenzstromsprüngen (S) jeweils die Sprungrichtung der Differenzstromsprünge (S) erfasst und einen ersten Zählerstand (ZI) und einen zweiten Zählerstand (Z2) erzeugt, wobei

- der erste Zählerstand (ZI) die Anzahl der Sprünge in einer der zwei möglichen Änderungsrichtungen und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände (Rl-Rn) in einer der zwei Untergruppen (UG1, UG2 ) angibt, und

- der zweite Zählerstand (Z2) die Anzahl der Sprünge in der anderen der zwei möglichen Änderungsrichtungen und damit die Anzahl der ausgefallenen Bremswiderstände (Rl-Rn) in der anderen Untergruppe (UG1, UG2 ) angibt.

7. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Widerstandswert (RG1) der ersten Untergruppe (UG1) um einen Zusatzwiderstandswert kleiner als der Widerstandswert (Rg2) der zweiten Untergruppe (UG2) ist, wobei der Zusatzwiderstandswert insbesondere größer als der Widerstandswert jedes einzelnen Bremswiderstands (Rl-Rn) der ersten Untergruppe (UG1) ist. 18

8. Fahrzeug nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Untergruppe (UG1) ergänzend einen zu deren Bremswiderständen (Rl-Rn) parallel geschalteten Zusatzwiderstand (Rz) mit dem Zusatzwiderstandswert aufweist, wobei der Zusatzwiderstandswert des Zusatzwiderstands (Rz) insbesondere zwischen dem 1,5-fachen und dem 2,5-fachen des größten der Widerstandswerte der Bremswiderstände (Rl-Rn) der ersten Untergruppe (UG1) liegt.

9. Fahrzeug nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste (UG1) und die zweite Untergruppe (UG2) dieselbe Anzahl parallel geschalteter Bremswiderstände (Rl-Rn) mit gleich großen Widerstandswerten aufweisen, wobei die erste Untergruppe (UG1) ergänzend den Zusatzwiderstand (Rz) aufweist .

10. Fahrzeug nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste (UG1) und die zweite Untergruppe (UG2) dieselbe Anzahl parallel geschalteter Bremswiderstände (Rl-Rn) aufweisen, wobei die Widerstandswerte der Bremswiderstände (Rl-Rn) beider Untergruppen (UG1, UG2 ) mit Ausnahme eines Widerstandes in einer der Untergruppen (UG1, UG2 ) gleich groß sind .

11. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswerteinrichtung (50) ein Ausfallsignal (AFS) erzeugt, wenn in einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs die Messgröße (M) einen Differenzstrom (Id) von Null anzeigt.

12. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 19

- die Auswerteinrichtung (50) ein Abweichungssignal erzeugt, wenn in einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs die Messgröße (M) einen Differenzstrom (Id) anzeigt, der betragsmäßig von einem vorgegebenen Solldifferenzstromwert abweicht oder von diesem über ein vorgegebenes Maß hinaus abweicht,

- wobei der Solldifferenzstromwert dem Stromfluss entspricht, der bei Ausfallfreiheit beider Untergruppen (UG1, UG2 ) beim Bremsbetrieb durch den Zusatzwiderstandswert (Rz) hervorgerufen werden müsste bzw. durch den Zusatzwiderstand (Rz) fließen müsste.

13. Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswerteinrichtung (50) den Differenzstrom (Id) hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufs überwacht und bei Auftreten von Differenzstromsprüngen (S) jeweils die Sprungrichtung der Differenzstromsprünge (S) erfasst und einen ersten Zählerstand (ZI) und einen zweiten Zählerstand (Z2) erzeugt, wobei

14. Verfahren zum Überwachen elektrischer Bremswiderstände (Rl-Rn) eines Fahrzeugs, die bei einem Bremsbetrieb des Fahrzeugs elektrische Bremsenergie aufnehmen und in Abwärme wandeln können, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Funktionstüchtigkeit der Bremswiderstände (Rl-Rn) , die in eine erste und eine zweite Untergruppe (UG1, UG2 ) aufgeteilt sind, wobei die erste und die zweite Untergruppe (UG1, UG2 ) elektrisch parallel geschaltet sind, unter 20

Heranziehung einer Messgröße (M) , die einen Differenzstrom (Id) zwischen einem durch eine erste Untergruppe (UG1) fließenden ersten Untergruppenstrom (Igl) und einem durch eine zweite Untergruppe (UG2) fließenden zweiten Untergruppenstrom (Ig2) angibt, überwacht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgestaltet ist.