EP4412854A1 - Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs

Info

Publication number
EP4412854A1
EP4412854A1 EP22797748.5A EP22797748A EP4412854A1 EP 4412854 A1 EP4412854 A1 EP 4412854A1 EP 22797748 A EP22797748 A EP 22797748A EP 4412854 A1 EP4412854 A1 EP 4412854A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
current
amplitude spectrum
pantograph
amplitudes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22797748.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edgar Bothe
Hardy Naumann
Günter Uhl
Michael Zeyen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Volkswagen AG
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG, Siemens Mobility GmbH filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4412854A1 publication Critical patent/EP4412854A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electrically driven motor vehicle which has current collectors for a catenary system, in particular designed as an overhead line system.
  • each of the pantographs has a contact device, for example a contact strip or a contact roller, which is contacted with a live catenary of the catenary system.
  • the catenary system is designed as a catenary system and the catenary accordingly as a catenary.
  • a motor vehicle is to be understood here as a vehicle which is driven by a motor and is not bound to rails.
  • the contact between the pantographs and the contact line of the contact line system is relatively often interrupted in a non-rail vehicle due to its suspension and/or due to unevenness in the road surface.
  • an interruption in the contact is detected by measuring the current collector voltage, ie the electrical voltage between the current collectors.
  • a threshold value is specified, and if the current collector voltage falls below this threshold value, a contact interruption is deemed to have been detected.
  • a tolerance is selected to be comparatively large or the threshold value selected to be comparatively small, in order to consider.
  • the value falls below this threshold value comparatively late when the contact is broken.
  • the invention is based on the object of specifying a method for operating an electrically driven motor vehicle, by means of which an interruption in the contact between at least one of the pantographs and a catenary can be detected as promptly as possible. Furthermore, such an electrically driven motor vehicle is to be specified.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
  • the object is achieved by the features of claim 10 according to the invention.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The statements made in connection with the method also apply analogously to the electrically driven motor vehicle and vice versa.
  • the method is an operating method for an electrically driven motor vehicle which has at least two current collectors.
  • the pantographs are provided and set up for contacting each with a catenary, in particular a two-pole catenary system.
  • each of the pantographs includes a contact device such as a contact strip or a contact roller, which can be mechanically and electrically contacted with the respective catenary.
  • a time profile of a current collector voltage and, additionally or alternatively, a time profile of a current collector current are recorded when the motor vehicle is in catenary operation.
  • the electrical voltage between the pantographs and/or the current flowing through them is therefore recorded, with the recording expediently taking place at equal time intervals, for example every 0.1 ms.
  • the time profile of the current collector voltage is also referred to as the voltage profile and the time profile of the current collector current as the current profile.
  • a frequency analysis of the voltage curve and/or a frequency analysis of the current curve is then carried out.
  • the result of the frequency analysis of the voltage profile and/or the result of the frequency analysis of the current profile is/are then used to determine whether the contact between at least one of the pantographs and the respective catenary is interrupted.
  • An interruption in the contact between a pantograph and the respective catenary is to be understood here as meaning that there is no mechanical contact between them, so in particular they no longer rest against or touch one another.
  • An electrical contact can initially continue to exist as part of arcing.
  • the electrical voltage between the contact lines is a direct voltage.
  • the electrical voltage between the contact lines is an alternating voltage, with what is presented here and below applying in an analogous manner.
  • the voltage between the contact lines typically has harmonics, the frequency of which is in particular an integer multiple of the mains frequency and possibly an integer multiple of a frequency caused by a rectifier arrangement of the contact line system.
  • the pantograph current and the pantograph voltage change, for example due to the changing electrical resistance of the spark gap between the catenary and the respective pantograph.
  • the spectral composition of the current curve and the voltage curve ie its amplitude spectrum, also changes accordingly.
  • the amplitudes for those frequencies have a comparatively high value that is not equal to the frequencies of the harmonics, i.e. the integer multiple of the mains frequency and the integer multiple of that of the rectifier arrangement effected frequency, are.
  • This change in the spectral composition of the current profile and the voltage profile typically takes place before a reduction in the current collector voltage.
  • the frequency analysis makes it possible to detect the interruption comparatively promptly after the contact has been interrupted.
  • the spectral composition of the current curve and/or the voltage curve is examined.
  • an interruption is detected based on the amplitude of frequencies that do not correspond to the harmonics mentioned above. sample
  • an interruption is detected when the amplitude of at least one predetermined frequency that does not correspond to a harmonic exceeds a predetermined threshold.
  • the operation of the motor vehicle is changed in an expedient manner. For example, in this case a load or a power, in particular the power of a drive of the motor vehicle, is reduced.
  • measures for re-contacting are started. For example, a contact device of the pantograph is moved to the respective catenary and/or an intermediate circuit is precharged.
  • the operating mode of the motor vehicle is changed from catenary operation to battery operation and, associated therewith, in particular electrical safety concepts.
  • a Fourier transformation preferably fast Fourier transformation (Fast Fourier Transform, FFT) of the current course and/or a Fourier transformation, preferably fast Fourier Transformation carried out of the voltage curve.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • a Fourier transformation preferably fast Fourier Transformation carried out of the voltage curve. This results in a respective amplitude spectrum.
  • the amplitude spectrum is discrete and therefore not continuous.
  • the amplitudes of those frequencies are reduced in the (current) amplitude spectrum resulting from the Fourier transformation of the current curve and/or in the (voltage) amplitude spectrum resulting from the Fourier transformation of the voltage curve, which are considered harmonics of the catenary system to be expected. So the amplitudes of the integer multiples of the expected mains frequency and expected integer multiples of the frequency caused by the rectifier arrangement of the catenary system are reduced. Preferably, these amplitudes are reduced to zero (0), in other words filtered out.
  • a sum of the discrete amplitudes (amplitude values) of the current amplitude spectrum and/or a sum of the discrete amplitudes (amplitude values) of the voltage amplitude spectrum is formed during the frequency analysis. If the Fourier transformation results in a continuous amplitude spectrum, the integral over the respective amplitude spectrum is formed instead of the sum.
  • the amplitudes for those frequencies that are expected as harmonics of the catenary system are preferably reduced to the value zero (0) before the sum or integral is formed.
  • the frequencies in a frequency interval around the harmonics are reduced, preferably to the value zero.
  • the frequencies are reduced in an interval between the 25 Hz reduced harmonic and the 25 HZ increased harmonic.
  • a contact interruption is recognized if this total exceeds a predetermined threshold.
  • the sum of these values is a particularly suitable variable for determining a contact interruption.
  • the sum already has a comparatively high amount before the pantograph voltage or the pantograph current is significantly reduced due to the contact interruption.
  • a ratio of the amplitude of one of the harmonics or the sum of the amplitudes of the harmonics to the sum of the amplitudes of the non-harmonics is formed from the current amplitude spectrum and/or from the voltage amplitude spectrum. This ratio and/or the change in this ratio over a predetermined period of time is then used, for example, to determine whether contact has been interrupted, with this ratio or the change in this ratio being compared with a corresponding threshold value in particular.
  • the pantograph voltage and/or the pantograph current is compared with a respective threshold value, with a contact break being considered detected if the respective threshold value is not reached.
  • a redundant determination of a contact refraction In particular, the most recent recorded value of the voltage profile or alternatively the minimum of the recorded voltage values in a predetermined time interval of the voltage profile is used as the pantograph voltage. Analogous to this, the most recent recorded value of the current profile or, alternatively, the minimum of the recorded current values in a predetermined time interval of the current profile is used as the pantograph current.
  • a low-pass filter is applied to the time profile of the pantograph voltage in addition to the frequency analysis.
  • the time constant of the low-pass filter is preferably selected between 5 ms and 500 ms, in particular between 10 ms and 100 ms. This time constant is therefore chosen in such a way that it corresponds to the duration of the contact interruption or a longer period of time.
  • the low-pass filtered voltage curve is used to determine a contact break.
  • the difference between the low-pass filtered curve of the current collector voltage and the unfiltered curve of the current collector voltage is also formed here.
  • the value of the difference which is formed from the last, ie most recent, values of the low-pass filtered voltage curve and the unfiltered voltage curve, or a minimum or a maximum of this difference is then used to determine a contact interruption.
  • the current collector voltage in particular the last recorded value of the voltage profile
  • the low-pass filtered current collector voltage in particular the last value of the determined low-pass filtered current collector voltage or the difference between this and the unfiltered current collector voltage
  • the Sum of the amplitudes of the current amplitude spectrum and/or a sum of the amplitudes of the voltage amplitude spectrum, each scaled.
  • the scaling can be changed in each case with a predetermined constant or using a predetermined function that depends on the absolute value of the respective value to be scaled. For example, a maximum value for the scaled value is additionally specified in each case.
  • At least two of these scaled values are expediently summed to determine a contact interruption.
  • the total is then compared, for example, by means of a threshold value, and if this total exceeds the threshold value, a contact interruption is deemed to have been detected. Accordingly, the scaling corresponds to a weighting.
  • the result of the frequency analysis(s) of the current curve and/or the voltage curve can be weighted differently than, for example, the pantograph voltage.
  • the current collector voltage, the low-pass filtered current collector voltage, the sum of the amplitude values of the current-amplitude spectrum, and/or a sum of the amplitude values of the voltage-amplitude spectrum are each binarized.
  • the respective value i.e. the current collector voltage, the low-pass filtered current collector voltage or one of the sums
  • this value is changed to one (1) if the threshold value is exceeded, otherwise to zero (0).
  • At least two of the binarized values are expediently linked to one another using a logic function in order to determine a contact interruption.
  • this logic function is an "and” function or an "or” function. If the result of the link is equal to one (1), a contact interruption is considered to have been detected.
  • frequencies less than or equal to 1 kHz, in particular less than 500 Hz are used in the frequency analysis.
  • the (current) amplitude spectrum or the voltage amplitude spectrum in a frequency range between 0 Hz and 1 kHz, in particular between 10 Hz and 500 Hz is used in the frequency analysis.
  • a change in the respective amplitude spectrum, ie the spectral composition of the current curve or the voltage curve is comparatively large when a contact is broken. Because of this, a particularly reliable frequency analysis that saves computing time is already made possible using only this frequency range.
  • the invention based on the time profile of the pantograph voltage and/or the pantograph current and a frequency analysis of these profiles, it is determined comparatively quickly whether the two pantographs are in contact with the respective catenary, or whether at least one of the pantographs is uncoupled from it, i.e the contact between them is broken.
  • a further aspect of the invention relates to an electrically driven motor vehicle.
  • the electrically driven motor vehicle which is also referred to below as a vehicle for short, can in this case, both as a purely electrically driven motor vehicle and as a hybrid vehicle, i.e. a motor vehicle that has other drive options in addition to the electric drive.
  • the electrically powered motor vehicle includes two current collectors for contacting each with a catenary of a catenary system.
  • each of the current collectors includes a contact device designed, for example, as a contact strip or as a contact roller, for contacting the respective catenary.
  • the electrically powered motor vehicle includes a common pantograph for the current collectors, or alternatively a separate pantograph is provided for each of the current collectors.
  • the electrically powered motor vehicle is intended and set up to be electrically and mechanically contacted using its pantograph with the contact lines of a contact line system (catenary line device).
  • the vehicle is intended for catenary operation.
  • the electrically powered motor vehicle includes a detection unit that is provided and set up to detect the current curve and/or the voltage curve.
  • the detection unit therefore expediently comprises a voltage and/or current measuring device and either a memory for storing the measured values or an interface, by means of which the measured values or data corresponding to them can be transmitted.
  • the electrically driven motor vehicle includes an evaluation unit, which is used to carry out the method in one of the variants presented above.
  • the evaluation unit is set up to carry out the frequency analysis of the current curve and/or voltage curve and to use the result to determine whether a contact between at least one of the pantographs and the respective catenary has been interrupted.
  • the evaluation unit includes a memory in which the harmonics are stored.
  • FIG. 1 shows a schematic of an electrically driven motor vehicle with two pantographs for contacting contact lines designed as overhead lines
  • 2a shows the time course of a current collector voltage in a U(t) diagram
  • 2b shows the time course of a pantograph current in an I(t) diagram
  • Fig. 3a uses a flowchart to show a first variant of a method for operating an electrically powered motor vehicle, with a frequency analysis of the time profile of the pantograph voltage and/or a frequency analysis of the time profile of the pantograph current to determine a contact interruption between a pantograph of the motor vehicle and a catenary of a catenary system is used, and
  • 3b shows a second variant of the method for operating the electrically driven motor vehicle using a flow chart.
  • an electrically driven motor vehicle 2 is shown schematically.
  • the motor vehicle 2 includes two current collectors 4, each with a contact device 6 designed as a contact strip. These are used for making contact with a contact line 8 designed as an overhead line of a contact line system designed as an overhead line system.
  • the current collectors 4 are electrically connected to an on-board electrical system 10 which, in particular, includes an electric motor (not shown in more detail) for driving the motor vehicle 2 .
  • the electrically driven motor vehicle 2 can be supplied with electrical energy from a substation using its pantograph 4 and the contact lines 8 .
  • the electrically powered motor vehicle 2 includes a detection unit 12 with a voltmeter 14, which is used to detect a current collector voltage, ie a voltage between the two current collectors 4, and its time profile U(t). can be.
  • the detection unit 12 also has a current measuring device 16, which can be used to detect a current collector current, ie a current through the two current collectors 4, and its time profile I(t).
  • the detection unit 12 is connected to an evaluation unit 18 in terms of signal transmission. This is set up to determine whether a contact between at least one of the pantographs 4 and the respective catenary 10 is interrupted.
  • the evaluation unit 18 is set up to perform a frequency analysis of the time profile II(t) of the pantograph voltage—referred to below as voltage profile II(t) and/or a frequency analysis of the current profile I(t) below -perform the time course l(t) of the pantograph current. Two variants of a corresponding method are shown below in connection with FIGS. 3a and 3b by way of example.
  • FIGS. 2a and 2b show an example of a voltage profile II(t) and an example of a current profile I(t) for the same process and for the same period of time.
  • the point in time at which the current collector voltage falls below a predetermined threshold value is also designated as t4.
  • the threshold value is 500 V, with a voltage of 620 V being present between the two contact lines.
  • the current and accordingly also the voltage includes both direct current or direct voltage components and alternating current or alternating voltage components.
  • these AC voltage and AC components result from harmonics.
  • FIGS. 2c and 2d show the (voltage) amplitude spectrum ll(f), which results from the fast Fourier transformation FFT of the voltage curve ll(t), and the current amplitude spectrum l (f), which results from the fast Fourier transformation FFT of the current waveform I (t).
  • the amplitude spectra ll(f) and I(f) at the time ti essentially at the harmonics, i.e. at frequencies that are the integer multiple of the mains frequency of 50 Hz and the integer multiple of the frequencies of 300 Hz and 600 Hz resulting from the rectifier arrangement of the catenary system.
  • these (non-harmonic) frequencies are significantly increased.
  • these non-harmonic frequencies result from a contact interruption between at least one of the pantographs 4 and the respective catenary 10.
  • the amplitudes for these non-harmonic frequencies increase due to the changing electrical resistance of the spark gap between the catenary 10 and the respective Current collector 4 at the break in contact.
  • FIG. 2e shows the time profile of a sum Su of the amplitudes of the voltage amplitude spectrum II(f) and the time profile of a sum Si of the amplitudes of the discrete current amplitude spectrum I(f).
  • the sums Su, Si rise comparatively significantly between t2 and ta.
  • a contact interruption can be determined by comparing the respective sum Su, Si with a respective threshold value.
  • FIG. 3a a first variant of the determination of a contact interruption is shown on the basis of a flowchart.
  • Four evaluation paths which are labeled I, II, III and IV in FIGS. 3a and 3b, are used to determine the contact interruption.
  • a voltage value of the voltage curve II(t) is compared with a first threshold value S in the first evaluation path I. Expediently, the last recorded voltage value of the voltage profile is used as the voltage value. This comparison is provided with the reference symbol Vi in FIG. 3a. If the first threshold value Si is exceeded, the value one (1) is output to a so-called deinhibitor DINH as the result of the comparison, otherwise the value zero (0). In other words, the voltage value is binarized.
  • the current collector current I here the last recorded current value of the current curve I(t)
  • the current collector current I can be compared with a corresponding threshold value in the first evaluation path I, binarized and fed to the deinhibitor DINH.
  • the voltage curve II(t) is first processed with a low-pass filter FT whose time constant is selected between 5 ms and 500 ms, in particular between 10 ms and 100 ms. A difference is then formed from the low-pass filtered voltage curve and the unfiltered voltage curve II(t). The formation of the difference is provided with the reference symbol D. The differential value determined from the last values of the low-pass filtered voltage curve and the unfiltered voltage curve II(t) is then compared with a second threshold value S2. This comparison is provided with the reference symbol V2 in FIG. 3a. If the second threshold value S2 is exceeded, the value one (1) is output to the deinhibitor DINH as the result of the comparison, otherwise the value zero (0). In other words, the difference value is binarized.
  • the voltage profile II(t) is transformed using a fast Fourier transformation (fast Fourier transform) FFT, this transformation resulting in the voltage amplitude spectrum II(f), see also FIG. 2c.
  • the amplitudes of the voltage-amplitude spectrum II(f) are then reduced to zero (0) at those frequencies which correspond to the harmonics f H .
  • the (discrete) values of the amplitudes of the voltage-amplitude spectrum II(f) are summed up, with only the amplitudes for the frequencies f up to and including 1000 Hz being used and/or the amplitude for 0 Hz is not used.
  • the formation of the sum Su is provided with the reference symbol Zu.
  • the resulting sum Su is then compared with a third threshold value S3.
  • This comparison is provided with the reference symbol V3 in FIG. 3a. If the third threshold value S3 is exceeded, the value one (1) is output to the deinhibitor DINH as the result of the comparison, otherwise the value zero (0). In other words, the voltage profile II(t) is binarized.
  • the current curve I(t) is transformed using a fast Fourier transformation (fast Fourier transform) FFT, this transformation resulting in the current amplitude spectrum I(f), see also FIG. 2d.
  • the amplitudes of the current amplitude spectrum l(f) are then reduced to zero (0) at those frequencies which correspond to the harmonics f H .
  • the (discrete) values of the amplitudes of the current amplitude spectrum I(f) are summed up, with only the amplitudes for the frequencies f up to and including 1000 Hz being used and/or the amplitude not used for 0 Hz.
  • the formation of the sum Si is provided with the reference Zi.
  • the resulting sum Si is compared with a fourth threshold value S4.
  • This comparison is provided with the reference symbol V4 in FIG. 3a. If the fourth threshold value S4 is exceeded, the value one (1) is output to the deinhibitor DINH as the result of the comparison, otherwise the value zero (0). In other words, the current curve I(t) is binarized.
  • the deinhibitor DINH weights the values supplied to it, ie the results of the respective preceding evaluation step, in each case with a factor D1, D2, D3 or D4, which is or will be specified as one (1) or zero (0). If the factor is equal to one, the evaluation path or its result is taken into account to determine a contact interruption. If the factor Di , D2, D3 or D4 is 0, the evaluation path or its result is not used to determine a contact interruption.
  • the results of the comparisons V1 to V4, weighted with the factors Di, D2, D3 or D4, are then linked with a logic function L, with the logic function L being an example of an “AND” link (“AND” function) or alternatively a "Or” link (,,Or” function) is used. If the result of the logic function is equal to one (1), a contact break is determined.
  • a second variant of determining a contact interruption is shown in FIG. 3b on the basis of a flow chart. The four evaluation paths I, II, III, IV are also used in this second variant.
  • the voltage value II in particular the current collector voltage value of the voltage profile II(t) recorded last in time, is scaled, in particular multiplied, by a factor Fi.
  • the factor Fi is, for example, constant or dependent on the amount of the voltage value II.
  • Ki in the figure.
  • the scaled voltage value is then limited. This limitation is provided with the reference symbol Bi in FIG. 3a. In other words, a first maximum amount Mi is provided for the scaled voltage value. If the scaled voltage value is greater than the first maximum amount Mi, the scaled voltage value is replaced by the maximum amount Mi.
  • the voltage curve II(t) is low-pass filtered in a manner analogous to the variant in FIG. 3a, and a difference is formed from this low-pass filtered voltage curve and the unfiltered voltage curve II(t).
  • the differential value determined from the last values of the low-pass filtered voltage curve and the unfiltered voltage curve II(t) is then scaled by a factor F2.
  • the factor F2 is, for example, constant or dependent on the absolute value of the difference value.
  • This scaling is provided with the reference symbol K2 in FIG. 3b.
  • the scaled difference value is then limited. This limitation is provided with the reference symbol B2 in FIG. 3a. In other words, a second maximum amount M2 is provided for the scaled difference value. If the scaled difference value is greater than the second maximum amount M2, the scaled difference value is replaced by the second maximum amount M2.
  • the sum Su of the amplitudes of the voltage-amplitude spectrum II(f) is determined in a manner analogous to FIG. 3a, with those addends, ie those amplitudes, which are associated with the harmonics fH being reduced to zero.
  • the sum Su is then scaled with a factor F3.
  • the factor F3 is, for example, constant or dependent on the amount of the sum Su. This scaling is provided with the reference symbol K3 in FIG. 3b.
  • the scaled sum is then limited. In other words, a third maximum amount M3 is provided for the scaled sum. This limitation is provided with the reference symbol B3 in FIG. 3a. If the scaled total is greater than the third maximum amount M3, the scaled total is replaced by the third maximum amount M3.
  • the sum Si of the amplitudes of the current amplitude spectrum I(f) is determined in a manner analogous to FIG. 3a, with those summands, ie those amplitudes, which are associated with the harmonics fH being reduced to zero.
  • the sum Si is then scaled with a factor F4.
  • the factor F4 is, for example, constant or dependent on the amount of the sum Si. This scaling is provided with the reference symbol K4 in FIG. 3b.
  • the scaled sum is then limited. In other words, a fourth maximum amount M4 is provided for the scaled sum. This limitation is provided with the reference symbol B4 in FIG. 3a. In this case, if the scaled sum is greater than the fourth maximum amount M4, the scaled sum is replaced by the fourth maximum amount M4.
  • the scaled and limited values are then summed, the summation being provided with the reference symbol Z in FIG. 3b.
  • the resulting sum is compared with a fifth threshold value S5, with a contact interruption being recognized if the fifth threshold value S5 has been exceeded. This comparison is denoted by V5 in FIG. 3b.
  • an evaluation is carried out using the detected current curve I(t) and the detected voltage curve I(t) according to FIGS. in particular evaluation paths III and IV of FIGS. 3a and 3b.
  • a break in contact is deemed to have been detected, so these results are used to determine whether the contact between at least one of the pantographs 4 and the respective catenary 10 is broken.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetrieben Kraftfahrzeugs (2), welches zwei Stromabnehmer (4) zum Kontaktieren mit jeweils einer Fahrleitung (10) eines Fahrleitungssystems aufweist, wobei ein zeitlicher Verlauf einer Stromabnehmer-Spannung (U(t)) und/oder ein zeitlicher Verlauf eines Stromabnehmer-Stroms (I(t)) erfasst wird, wobei eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs der Stromabnehmer-Spannung (U(t)) und/oder eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs des Stromabnehmer-Stromes (I(t)) durchgeführt wird, und wobei anhand des Ergebnisses der Frequenzanalyse oder anhand der Ergebnisse der Frequenzanalysen bestimmt wird, ob der Kontakt zwischen zumindest einem der Stromabnehmer (4) und der jeweiligen Fahrleitung (10) unterbrochen ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein derart betriebenes Kraftfahrzeug (2).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, das Stromabnehmer für ein, insbesondere als Oberleitungssystems ausgebildetes, Fahrleitungssystem aufweist.
Ein solches elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeugs kann anhand dessen Stromabnehmer von fahrzeugextern mit elektrischer Energie versorgt werden, die insbesondere zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Hierzu weist jeder der Stromabnehmer eine Kontakteinrichtung, beispielsweise eine Schleifleiste oder eine Kontaktrolle, auf, die mit einer stromführenden Fahrleitung des Fahrleitungssystems kontaktiert wird. Beispielsweise ist das Fahrleitungssystem als ein Oberleitungssystem und entsprechend die Fahrleitung als Oberleitung ausgebildet.
Unter einem Kraftfahrzeug ist hierbei ein durch einen Motor angetriebenes, nicht an Schienen gebundenes Fahrzeug zu verstehen. Beispielhaft ist ein solches, elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das anhand eines Fahrleitungssystem mit elektrischer Energie zu dessen Antrieb versorgt wird, ein Oberleitungsbus (O-Bus) oder ein Oberleitungs-Lastkraftwagen.
Im Vergleich zu Schienenfahrzeugen erfolgt bei einem nicht schienengebundenen Kraftfahrzeug aufgrund dessen Federung und/oder aufgrund von Unebenheiten des Straßenbelages eine Unterbrechung des Kontaktes zwischen den Stromabnehmern und der Fahrleitung des Fahrleitungssystems vergleichsweise oft.
Beispielsweise wird eine Unterbrechung des Kontaktes mittels einer Messung der Stromabnehmer-Spannung, also der elektrischen Spannung zwischen den Stromabnehmern, erfasst. Hierbei wird ein Schwellenwert vorgegeben, wobei bei Unterschreitung dieses Schwellenwertes durch die Stromabnehmer-Spannung eine Kontaktunterbrechung als erkannt gilt. Einerseits wird bei einer derartigen Auswertung der Stromabnehmer-Spannung eine Toleranz vergleichsweise groß oder der Schwellenwert vergleichsweise gering gewählt, um eine Lastabhängigkeit, Lastsprünge, eine Entfernung zu einem Einspeiseort am Unterwerk oder dergleichen zu be- rücksichtigen. Zum anderen wird dieser Schwellenwert aufgrund dessen beim Unterbrechen des Kontaktes allerdings vergleichsweise spät unterschritten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben, mittels welchem eine Unterbrechung des Kontaktes zwischen zumindest eines der Stromabnehmer und einer Fahrleitung möglichst zeitnah erkannt werden kann. Des Weiteren soll ein solches elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug angegeben werden.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug und umgekehrt.
Das Verfahren ist ein Betriebsverfahren für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welches zumindest zwei Stromabnehmer aufweist. Die Stromabnehmer sind dabei zur Kontaktierung mit jeweils einer Fahrleitung eines, insbesondere zweipoligen Fahrleitungssystems vorgesehen und eingerichtet. Hierzu umfasst jeder der Stromabnehmer eine Kontakteinrichtung wie beispielsweise eine Schleifleiste oder eine Kontaktrolle, die mechanisch und elektrisch mit der jeweiligen Fahrleitung kontaktierbar ist.
Verfahrensgemäß wird im Fahrleitungsbetrieb des Kraftfahrzeugs ein zeitlicher Verlauf einer Stromabnehmer-Spannung und zusätzlich oder alternativ ein zeitlicher Verlauf eines Stromabnehmer-Stroms erfasst. Also wird die elektrische Spannung zwischen den Stromabnehmern und/ oder der durch diese fließende Strom erfasst, wobei die Erfassung zweckmäßigerweise in zeitlich gleichen Abständen, beispielsweise jede 0,1 ms erfolgt. Im Folgenden wird der zeitliche Verlauf der Stromabnehmer-Spannung auch als Spannungsverlauf und der zeitliche Verlauf des Stromabnehmer-Stroms als Stromverlauf bezeichnet.
Anschließend wird eine Frequenzanalyse des Spannungsverlaufs und/oder eine Frequenzanalyse des Stromverlaufs durchgeführt. Das Ergebnis der Frequenzanalyse des Spannungsverlaufs und/oder das Ergebnis der Frequenzanalyse des Stromverlaufs wird bzw. werden dann zur Bestimmung verwendet, ob der Kontakt zwischen zumindest einem der Stromabnehmer und der jeweiligen Fahrleitung unterbrochen ist. Unter einer Unterbrechung des Kontaktes zwischen einem Stromabnehmer und der jeweiligen Fahrleitung ist dabei zu verstehen, dass kein mechanischer Kontakt zwischen diesen besteht, diese insbesondere also nicht mehr aneinander anliegen oder einander berühren. Ein elektrischer Kontakt kann dabei zunächst noch im Rahmen einer Lichtbogenbildung weiterhin bestehen.
Beispielsweise ist die elektrische Spannung zwischen den Fahrleitungen eine Gleichspannung. Alternativ hierzu ist die elektrische Spannung zwischen den Fahrleitungen eine Wechselspannung, wobei das hier und im Folgenden dargestellte in analoger Weise gilt. Die Spannung zwischen den Fahrleitungen weist typischerweise Oberschwingungen (Harmonische) auf, deren Frequenz insbesondere das ganzzahlige Vielfache der Netzfrequenz und ggf. das ganzzahlige Vielfache einer von einer Gleichrichteranordnung des Fahrleitungssystems bewirkten Frequenz beträgt.
Mit fortschreitender zeitlicher Dauer einer Kontaktunterbrechung (eines Kontaktverlusts) ändert sich der Stromabnehmer-Strom und die Stromabnehmer-Spannung, beispielsweise aufgrund des sich ändernden elektrischen Widerstands der Funkenstrecke zwischen der Fahrleitung und dem jeweiligen Stromabnehmer. Dabei ändert sich entsprechend auch die spektrale Zusammensetzung des Stromverlaufs und des Spannungsverlaufs, also dessen Amplitudenspektrum. Infolge dessen weisen in der spektralen Zusammensetzung des Stromverlaufs bzw. des Spannungsverlaufs die Amplituden zu denjenigen Frequenzen einen vergleichsweise hohen Wert auf, die nicht gleich den Frequenzen der Oberschwingung (der Harmonischen), also der ganzzahligen Vielfache der Netzfrequenz und der ganzzahligen Vielfachen der von der Gleichrichteranordnung bewirkten Frequenz, sind.
Diese Änderung der spektralen Zusammensetzung des Stromverlaufs und des Spannungsverlaufs erfolgt dabei typischerweise zeitlich vor einer Reduzierung der Stromabnehmer- Spannung. Insbesondere im Vergleich zu einem Erkennen einer Kontaktunterbrechung lediglich anhand eines Vergleichs der Stromabnehmer-Spannung mit einem Schwellenwert, ist anhand der Frequenzanalyse eine auf die Unterbrechung des Kontaktes vergleichsweise zeitnahe Erkennung der Unterbrechung ermöglicht.
Zusammenfassend wird also die spektrale Zusammensetzung des Stromverlaufs und/oder des Spannungsverlaufs untersucht. Insbesondere wird eine Unterbrechung anhand der Amplitude von Frequenzen, die nicht den oben genannten Harmonischen entsprechen, erfasst. Beispiels- weise wird eine Unterbrechung erkannt, wenn die Amplitude zumindest einer vorgegebener Frequenz, die nicht einer Harmonischen entspricht, einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
Sofern eine Kontaktunterbrechung erkannt wird, wird zweckmäßiger Weise der Betrieb des Kraftfahrzeugs geändert. Beispielsweise wird hierbei eine Last oder eine Leistung, insbesondere die Leistung eines Antriebs des Kraftfahrzeugs, reduziert. Alternativ oder zusätzlich werden Maßnahmen zur Wiederkontaktierung gestartet. Beispielsweise wird hierzu eine Kontakteinrichtung des Stromabnehmers zur jeweiligen Fahrleitung hin verfahren und/oder ein Zwischenkreis vorgeladen. Weiter beispielsweise wird der Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs von Fahrleitungsbetrieb auf Batteriebetrieb und damit einhergehend insbesondere elektrische Sicherheitskonzepte geändert.
Zweckmäßigerweise wird bei der Frequenzanalyse, insbesondere bei Untersuchung der spektralen Zusammensetzung des Stromverlaufs und des Spannungsverlaufs, eine Fourier- Transformation, vorzugsweise schnelle Fourier-Transformation (Fast Fourier Transform, FFT), des Stromverlaufs und/oder eine Fourier-Transformation, vorzugsweise schnelle Fourier- Transformation, des Spannungsverlaufs durchgeführt. Dies resultiert in einem jeweiligen Amplitudenspektrum. Im Falle einer schnellen Fourier-Transformation ist das Amplitudenspektrum dabei diskret, somit nicht kontinuierlich.
Weiterhin werden in zweckmäßiger Ausgestaltung in dem aus der Fourier-Transformation des Stromverlaufs resultierenden (Strom-)Amplitudenspektrum und/oder in dem aus der Fourier- Transformation des Spannungsverlaufs resultierenden (Spannungs-)Amplitudenspektrum jeweils die Amplituden derjenigen Frequenzen reduziert, welche als Harmonische des Fahrleitungssystems erwartet werden. Also werden die Amplituden der ganzzahligen Vielfachen der erwarteten Netzfrequenz und erwartete ganzzahlige Vielfache der von der Gleichrichteranordnung des Fahrleitungssystems bewirkten Frequenz, reduziert. Vorzugsweise werden diese Amplituden auf Null (0) reduziert, mit anderen Worten herausgefiltert.
Auf diese Weise werden bei der Auswertung des Amplitudenspektrums, und somit bei der Frequenzanalyse, lediglich Frequenzen untersucht, deren zugeordnete Amplitude bei Kontakt der Stromabnehmer mit der jeweiligen Fahrleitung nicht oder mit lediglich vergleichsweise geringer Amplitude vorhanden sind. So ist die Auswertung vergleichsweise sicher und/oder eine Kontaktunterbrechung kann vergleichsweise deutlich erkannt werden. ln zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens wird bei der Frequenzanalyse eine Summe aus den diskreten Amplituden (Amplituden- Werten) des Strom-Amplitudenspektrums und/oder eine Summe aus den diskreten Amplituden (Amplituden- Werten) des Spannungs- Amplitudenspektrums gebildet. Falls die Fourier-Transformation in einem kontinuierlichen Amplitudenspektrum resultiert wird anstelle der Summe das Integral über das jeweilige Amplitudenspektrum gebildet.
Vorzugsweise sind dabei im Strom-Amplitudenspektrum und/oder im Spannungs- Amplitudenspektrum vor der Bildung der Summe bzw. des Integrals die Amplituden für diejenigen Frequenzen, die als Harmonische des Fahrleitungssystems erwartet werden, vorzugsweise auf den Wert Null (0), reduziert. Bei einem kontinuierlichen Strom- oder Spannungs- Amplitudenspektrum werden die Frequenzen in einem Frequenzintervall um die Harmonischen, vorzugsweise auf den Wert Null, reduziert. Beispielsweise werden die Frequenzen in einem Intervall zwischen der um 25 Hz reduzierten Harmonischen und der um 25 HZ erhöhten Harmonischen reduziert.
Beispielsweise gilt eine Kontaktunterbrechung als erkannt, sofern diese Summe einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Die Summe aus diesen Werten ist dabei eine besonders geeignete Größe zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung. So weist die Summe bereits einen vergleichsweise hohen Betrag auf, bevor die Stromabnehmer-Spannung oder der Stromabnehmer-Strom sich signifikant aufgrund der Kontaktunterbrechung reduzieren.
Beispielsweise wird alternativ oder zusätzlich hierzu aus dem Strom-Amplitudenspektrum und/oder aus dem Spannungsamplitudenspektrum ein Verhältnis der Amplitude einer der Harmonischen oder der Summe der Amplituden der Harmonischen zur Summe der Amplituden der nicht Harmonischen gebildet. Dieses Verhältnis und/oder die Änderung dieses Verhältnisses in einer vorgegebenen Zeitdauer wird dann beispielsweise zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung verwendet, wobei insbesondere dieses Verhältnis bzw. die Änderung dieses Verhältnisses mit einem entsprechenden Schwellenwert vergleichen wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird zusätzlich zur Frequenzanalyse die Stromabnehmer-Spannung und/oder der Stromabnehmer-Strom mit einem jeweiligen Schwellenwert vergleichen, wobei bei Unterschreitung des jeweiligen Schwellenwertes eine Kontaktunterbrechung als erkannt gilt. Auf diese Weise erfolgt eine redundante Bestimmung einer Kontaktun- terbrechung. Als Stromabnehmer-Spannung wird insbesondere der zeitlich letzte erfasste Wert des Spannungsverlaufs oder alternativ hierzu das Minimum der erfassten Spannungswerte in einem vorgegebenen Zeitintervall des Spannungsverlaufs verwendet. Analog hierzu wird als Stromabnehmer-Strom beispielsweise der zeitlich letzte erfasste Wert des Stromverlaufs oder alternativ hierzu das Minimum der erfassten Stromwerte in einem vorgegebenen Zeitintervall des Stromverlaufs verwendet.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird zusätzlich zur Frequenzanalyse auf den zeitlichen Verlauf der Stromabnehmer-Spannung ein Tiefpassfilter angewendet. Vorzugsweise ist dabei die Zeitkonstante des Tiefpassfilters zwischen 5ms und 500 ms, insbesondere zwischen 10 ms und 100 ms, gewählt. Diese Zeitkonstante ist also derart gewählt, dass sie der Zeitdauer der Kontaktunterbrechung oder einen längeren Zeitraum entspricht.
Beispielsweise wird der tiefpassgefilterte Spannungsverlauf zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung herangezogen. Insbesondere wird hierbei zudem die Differenz aus dem tiefpassgefilterten Verlauf der Stromabnehmer-Spannung und dem ungefilterten Verlauf der Stromabnehmer-Spannung gebildet. Der Wert der Differenz, welcher aus den zeitlich letzten, also aktuellsten, Werten des tiefpassgefilterten Spannungsverlaufs und des ungefilterten Spannungsverlaufs gebildet ist, oder ein Minimum oder ein Maximum dieser Differenz wird dann zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung herangezogen.
Gemäß einer geeigneten Weiterbildung des Verfahrens werden die Stromabnehmer-Spannung, insbesondere der zeitlich letzte erfasste Wert des Spannungsverlaufs, die tiefpassgefilterte Stromabnehmer-Spannung, insbesondere der zeitlich letzte Wert der ermittelten tiefpassgefilterte Stromabnehmer-Spannung oder der Differenz dieser mit der ungefilterten Stromabnehmer- Spannung, die Summe aus den Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums, und/oder eine Summe aus den Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums jeweils skaliert. Die Skalierung kann dabei jeweils mit einer vorgegebenen Konstante oder anhand einer vorgegebenen Funktion, die vom Betrag des jeweiligen zu skalierenden Wertes abhängt, geändert werden. Beispielsweise ist zusätzlich jeweils ein Maximalwert für den skalierten Wert vorgegeben.
Zweckmäßigerweise werden zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung zumindest zwei dieser skalierten Werte summiert. Die Summe wird dann beispielsweise mittels eines Schwellenwertes verglichen, wobei bei Überschreitung des Schwellenwertes durch diese Summe eine Kontaktunterbrechung als erkannt gilt. Die Skalierung entspricht dementsprechend einer Gewichtung. Somit kann zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung das Ergebnis der Frequenzanalyse(n) des Stromverlaufs und/oder des Spannungsverlaufs anders gewichtet werden als beispielsweise die Stromabnehmer- Spannung.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden die Stromabnehmer-Spannung, die tiefpassgefilterte Stromabnehmer-Spannung, die Summe aus den Amplituden-Werten des Strom- Amplitudenspektrums, und/oder eine Summe aus den Amplituden-Werten des Spannungs- Amplitudenspektrums jeweils binarisiert. Hierzu wird der jeweilige Wert (also die Stromabnehmer-Spannung, die tiefpassgefilterte Stromabnehmer-Spannung oder eine der Summen) mit einem Schwellenwert verglichen, wobei bei Überschreiten des Schwellenwertes dieser Wert zu Eins (1), sonst zu Null (0) geändert wird.
Zweckmäßigerweise werden zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung zumindest zwei der binarisierten Werte anhand einer Logikfunktion miteinander verknüpft. Geeigneter Weise ist diese Logikfunktion eine „Und“-Funktion oder eine „Oder“-Funktion. Ist das Ergebnis der Verknüpfung gleich Eins (1), so gilt eine Kontaktunterbrechung als erkannt.
In geeigneter Ausgestaltung werden bei der Frequenzanalyse lediglich Frequenzen kleiner als oder gleich 1 kHz, insbesondere kleiner als 500 Hz, verwendet. Insbesondere werden bei der Frequenzanalyse das (Strom-)Amplitudenspektrum bzw. das Spannungs-Amplitudenspektrums in einem Frequenzbereich zwischen 0 HZ und 1 kHz, insbesondere zwischen 10 Hz und 500 HZ verwendet. In diesem Frequenzbereich ist eine Änderung des jeweiligen Amplitudenspektrums, also der spektralen Zusammensetzung des Stromverlaufs bzw. des Spannungsverlaufs, bei einer Kontaktunterbrechung vergleichsweise groß. Aufgrund dessen ist lediglich anhand dieses Frequenzbereichs bereits eine besonders zuverlässige und rechenzeitsparende Frequenzanalyse ermöglicht.
Zusammenfassend wird erfindungsgemäß anhand des zeitlichen Verlaufs der Stromabnehmer- Spannung und/oder des Stromabnehmer-Stroms und einer Frequenzanalyse dieser Verläufe vergleichsweise schnell bestimmt, ob die beiden Stromabnehmer mit der jeweiligen Fahrleitung in Kontakt stehen, oder ob zumindest einer der Stromabnehmer von dieser abgekoppelt, also der Kontakt zwischen diesen unterbrochen, ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das im Folgenden kurz auch als Fahrzeug bezeichnete elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug kann hierbei sowohl als ein lediglich elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, als auch ein Hybridfahrzeug sein, also ein Kraftfahrzeug, das zusätzlich zum elektrischen Antrieb weitere Antriebsmöglichkeiten aufweist. Allenfalls umfasst das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug zwei Stromabnehmer zum Kontaktieren mit jeweils einer Fahrleitung eines Fahrleitungssystems. Dabei umfasst jeder der Stromabnehmer eine beispielsweise als Schleifleiste oder als eine Kontaktrolle ausgebildete Kontakteinrichtung zum Kontaktieren der jeweiligen Fahrleitung. Beispielsweise umfasst das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug einen gemeinsamen Pantograph für die Stromabnehmer, oder alternativ sind für jeden der Stromabnehmer ein separater Pantograph vorgesehen.
Zusammenfassend ist das elektrisch Angetriebene Kraftfahrzeug dazu vorgesehen und eingerichtet, anhand dessen Stromabnehmer mit den Fahrleitungen eines Fahrleitungssystems (Fahrleitungseinrichtung) elektrisch und mechanisch kontaktiert zu werden. Mit anderen Worten ist das Fahrzeug für einen Fahrleitungsbetrieb vorgesehen.
Weiterhin umfasst das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug eine Erfassungseinheit, die zur Erfassung des Stromverlaufs und/oder des Spannungsverlaufs vorgesehen und eingerichtet ist. Die Erfassungseinheit umfasst also zweckmäßigerweise ein Spannungs- und/oder Strommessgerät sowie entweder einen Speicher zum Hinterlegen der Messwerte oder eine Schnittstelle, anhand welcher die Messwerte oder diesen entsprechende Daten übertragen werden können.
Des Weiteren umfasst das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug eine Auswerteeinheit, die zur Durchführung des Verfahrens in einer der oben dargestellten Varianten dient. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Frequenzanalyse des Stromverlaufs und/oder Spannungsverlaufs durchzuführen und anhand des Ergebnisses zu bestimmen, ob ein Kontakt zwischen zumindest einem der Stromabnehmer und der jeweiligen Fahrleitung unterbrochen ist. Insbesondere umfasst die Auswerteeinheit einen Speicher, in welchem die Harmonischen hinterlegt sind.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit zwei Stromabnehmern zur Kontaktierung mit als Oberleitungen ausgebildeten Fahrleitungen,
Fig. 2a den zeitlichen Verlauf einer Stromabnehmer-Spannung in einem U(t)-Diagramm, Fig. 2b den zeitlichen Verlauf eines Stromabnehmer-Stroms in einem I(t)-Diagramm,
Fig. 2c das Spannungs-Amplitudenspektrum für verschiedene Zeitpunkte,
Fig. 2d das Strom-Amplitudenspektrum für verschiedene Zeitpunkte,
Fig. 2e den zeitlichen Verlauf der Summe über die Amplituden aus dem Spannungs- Amplitudenspektrum und den zeitlichen Verlauf der Summe über die Amplituden aus dem Strom-Amplitudenspektrum, jeweils um den Beitrag der Harmonischen bereinigt,
Fig. 3a anhand eines Flussdiagramm eine erste Variante eines Verfahrens zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs der Stromabnehmer-Spannung und/oder eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs des Stromabnehmer-Stroms zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung zwischen einem Stromabnehmer des Kraftfahrzeugs und einer Fahrleitung eines Fahrleitungssystems verwendet wird, und
Fig. 3b anhand eines Flussdiagramm eine zweite Variante des Verfahrens zum Betrieb des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 1 ist schematisch ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 2 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst zwei Stromabnehmer 4 mit jeweils einer als Schleifleiste ausgebildeten Kontakteinrichtung 6. Diese dienen dem Kontaktieren mit jeweils einer als Oberleitung ausgebildeten Fahrleitung 8 eines als Oberleitungssystem ausgebildeten Fahrleitungssystems. Die Stromabnehmer 4 sind dabei mit einem Bordnetz 10 elektrisch verbunden, welches insbesondere einen Elektromotor (nicht weiter dargestellt) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 2 umfasst. Zusammenfassend ist das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug 2 anhand dessen Stromabnehmer 4 und den Fahrleitungen 8 mit elektrischer Energie von einem Unterwerk versorgbar.
Weiterhin umfasst das elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug 2 eine Erfassungseinheit 12 mit einem Spannungsmessgerät 14, anhand dessen eine Stromabnehmer-Spannung, also eine Spannung zwischen den beiden Stromabnehmern 4, und dessen zeitlicher Verlauf U(t) erfasst werden kann. Die Erfassungseinheit 12 weist außerdem ein Strommessgerät 16 auf, anhand dessen ein Stromabnehmer-Strom, also ein Strom durch die beiden Stromabnehmer 4, und dessen zeitlicher Verlauf l(t) erfasst werden kann.
Die Erfassungseinheit 12 ist mit einer Auswerteeinheit 18 signalübertragungstechnisch verbunden. Diese ist dazu eingerichtet zu bestimmen, ob ein Kontakt zwischen zumindest einem der Stromabnehmer 4 und der jeweiligen Fahrleitung 10 unterbrochen ist. Hierzu ist die Auswerteeinheit 18 dazu eingerichtet, eine Frequenzanalyse des - im Folgenden kurz als Spannungsverlauf ll(t) bezeichneten -zeitlichen Verlaufs ll(t) der Stromabnehmer-Spannung und/oder eine Frequenzanalyse des - im Folgenden kurz als Stromverlauf l(t) bezeichneten -zeitlichen Verlaufs l(t) des Stromabnehmer-Stroms durchzuführen. Beispielhaft sind zwei Varianten eines entsprechendes Verfahrens im Zusammenhang mit den Figuren 3a und 3b weiter unten dargestellt.
In den Figuren 2a und 2b ist ein beispielhafter Spannungsverlauf ll(t) bzw. ein beispielhafter Stromverlauf l(t) für den gleichen Vorgang und für den gleichen Zeitraum dargestellt. Hierbei ist mit ti der Zeitpunkt zu t = 5,61 s, mit t2 der Zeitpunkt zu t = 5,62 s und mit t3 der Zeitpunkt zur t = 5,64 s bezeichnet. Mit t4 ist weiterhin derjenige Zeitpunkt bezeichnet, bei dem Die Stromabnehmer-Spannung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt dabei der Schwellenwert 500 V, wobei zwischen den beiden Fahrleitungen eine Spannung von 620 V anliegt.
Wie insbesondere in der Fig. 2b erkennbar ist, umfasst der Strom und entsprechend auch die Spannung sowohl Gleichstrom bzw. Gleichspannungsanteile sowie Wechselstrom bzw. Wechselspannungsanteile. Im kontaktierten Zustand, also bei Berührung der Stromabnehmer 4 mit der jeweiligen Fahrleitung, resultieren diese Wechselspannungs- und Wechselstromanteile aus Oberschwingungen (Harmonische). Deren Frequenzen fH sind dabei das ganzzahlige Vielfache der Netzfrequenz, hier 50 Hz, und ganzzahlige Vielfache der von einer Gleichrichteranordnung des Fahrleitungssystems bewirkten Frequenzen, hier 300 Hz und 600 Hz. Beispielsweise ist ein Zeitraum, in welchem im Wesentlichen nur diese Harmonischen als Wechselstrom- bzw. Wechselspannungsanteile auftreten, im Zeitraum zwischen t = 5.60 s und t = 5.51 s dargestellt.
Für die Zeitpunkte ti , t2 und t3 ist in den Figuren 2c und 2d das (Spannungs-) Amplitudenspektrum ll(f), das aus der schnellen Fourier-Transformation FFT des Spannungsverlaufs ll(t) resultiert, bzw. das Strom-Amplitudenspektrum l(f), das aus der schnellen Fourier-Transformation FFT des Stromverlaufs I (t) resultiert, dargestellt. Die Amplitudenspektren weisen diskrete (Amplituden-) Werte auf, zum Zwecke einer besseren Erkennbarkeit sind diese jedoch jeweils als Liniendiagramm dargestellt. Weiterhin ist zum Zwecke eine besseren Erkennbarkeit jeweils die Amplitude für f = 0, also der Gleichstromanteil bzw. der Gleichspannungsanteil nicht dargestellt.
Wie in den Fig. 2c und 2d erkennbar ist, weisen die Amplitudenspektren ll(f) und I (f) zum Zeitpunkt ti im Wesentlichen bei den Harmonischen, also bei Frequenzen, die dem ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz von 50 Hz und dem ganzzahligen Vielfachen der aus der Gleichrichteranordnung des Fahrleitungssystems resultierenden Frequenzen von 300 Hz und 600 Hz auf. Zum Zeitpunkt t2 sind - im Vergleich zum Zeitpunkt ti - die spektralen Anteile, somit die Amplituden der anderen Frequenzen, also der nicht-Harmonischen, insbesondere im Frequenzbereich bis f= 300 HZ erhöht. Zum Zeitpunkt ta sind diese (nicht-harmonischen) Frequenzen deutlich erhöht. Insbesondere resultieren diese nicht-harmonischen Frequenzen dabei aus einer Kontaktunterbrechung zwischen zumindest einem der Stromabnehmer 4 und der jeweiligen Fahrleitung 10. Im Speziellen erhöhen sich die Amplituden für diese nicht-harmonischen Frequenzen aufgrund des sich ändernden elektrischen Widerstands der Funkenstrecke zwischen der Fahrleitung 10 und dem jeweiligen Stromabnehmer 4 bei der Kontaktunterbrechung.
In der Figur 2e ist der zeitliche Verlauf einer Summe Su der Amplituden des Spannungs- Amplitudenspektrum ll(f) und der zeitliche Verlauf einer Summe Si der Amplituden des diskreten Strom-Amplitudenspektrums I (f) dargestellt. Bei der Bildung der Summen Su, Si wurden jeweils die Amplituden für die Harmonischen mit Null gewichtet, mit anderen Worten wurde der entsprechende Summand auf Null reduziert.
Zweckmäßigerweise wurden zur Bildung der jeweiligen Summe Su, Si lediglich die Amplituden bis einschließlich 1000 Hz verwendet und/oder die Amplitude für 0 Hz nicht für die Bildung der Summe Su, Si verwendet.
Wie in der Fig. 2e zu erkennen ist, steigen die Summen Su, Si zwischen t2 und ta vergleichsweise deutlich an. So kann beispielsweise durch vergleich der jeweiligen Summe Su, Si mit einem jeweiligen Schwellenwert eine Kontaktunterbrechung bestimmt werden.
In der Figur 3a ist anhand eines Flussdiagramms eine erste Variante der Bestimmung einer Kontaktunterbrechung dargestellt. Zur Bestimmung der Kontaktunterbrechung werden vier Auswertepfade genutzt, die in den Figur 3a und 3b mit I, II, III, und IV bezeichnet sind. Im ersten Auswertepfad I wird ein Spannungswert des Spannungsverlaufs ll(t) mit einem ersten Schwellenwert S verglichen. Zweckmäßigerweise wird dabei der zeitlich zuletzt erfasste Spannungswert des Spannungsverlaufs als Spannungswert verwendet. Dieser Vergleich ist dabei In der Figur 3a mit dem Bezugszeichen Vi versehen. Ist der erste Schwellenwert Si dabei überschritten, wird als Ergebnis des Vergleichs der Wert Eins (1) an einen sogenannten Deinhibitor DINH ausgegeben, ansonsten der Wert Null (0). Mit anderen Worten wird der Spannungswert binarisiert.
Gemäß einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel können im ersten Auswertungspfad I in analoger Weise der Stromabnehmer-Strom I, hier der zeitlich zuletzt erfasste Stromwert des Stromverlaufs I (t), mit einem entsprechenden Schwellenwert verglichen, binarisiert und dem Deinhibitor DINH zugeführt werden.
Im zweiten Auswertepfad II wird der Spannungsverlauf ll(t) zunächst mit einem Tiefpassfilter FT bearbeitet, dessen Zeitkonstante zwischen 5ms und 500 ms, insbesondere zwischen 10 ms und 100 ms, gewählt ist. Anschließend wird eine Differenz aus dem tiefpassgefilterten Spannungsverlauf und dem ungefilterten Spannungsverlauf ll(t) gebildet. Die Bildung der Differenz ist Bezugszeichen D versehen. Der aus den zeitlich letzten Werten des tiefpassgefilterten Spannungsverlaufs und des ungefilterten Spannungsverlauf ll(t) ermittelte Differenzwert, wird anschließend mit einem zweiten Schwellenwert S2 verglichen. Dieser Vergleich ist dabei In der Figur 3a mit dem Bezugszeichen V2 versehen. Ist der zweite Schwellenwert S2 dabei überschritten, wird als Ergebnis des Vergleichs der Wert Eins (1) an den Deinhibitor DINH ausgegeben, ansonsten der Wert Null (0). Mit anderen Worten wird der Differenzwert binarisiert.
Im dritten Auswertepfad III wird der Spannungsverlauf ll(t) anhand einer schnellen Fourier- Transformation (fast Fourier-Transform) FFT transformiert, wobei diese Transformation im Spannungs-Amplitudenspektrum ll(f) resultiert, vgl. auch Fig. 2c. Anschließend werden die Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums ll(f) zu denjenigen Frequenzen auf Null (0) reduziert, die den Harmonischen fH entsprechen. Daran anschließend werden - wie im Zuge der Fig. 2e dargestellt - die (diskreten) Werte der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums ll(f) aufsummiert, wobei lediglich die Amplituden zu den Frequenzen f bis einschließlich 1000 Hz verwendet und/oder die Amplitude für 0 Hz nicht verwendet wird. Die Bildung der Summe Su ist dabei mit dem Bezugszeichen Zu versehen. Daran anschließend wird die daraus resultierende Summe Su mit einem dritten Schwellenwert S3 vergleichen. Dieser Vergleich ist dabei In der Figur 3a mit dem Bezugszeichen V3 versehen. Ist der dritte Schwellenwert S3 dabei überschritten, wird als Ergebnis des Vergleichs der Wert Eins (1) an den Deinhibitor DINH ausgegeben, sonst der Wert Null (0). Mit anderen Worten wird der Spannungsverlauf ll(t) binarisiert.
Im vierten Auswertepfad IV wird der Stromverlauf l(t) anhand einer schnellen Fourier- Transformation (fast Fourier-Transform) FFT transformiert, wobei diese Transformation im Strom-Amplitudenspektrum l(f) resultiert, vgl. auch Fig. 2d. Anschließend werden die Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums l(f) zu denjenigen Frequenzen auf Null (0) reduziert, die den Harmonischen fH entsprechen. Daran anschließend werden - wie im Zuge der Fig. 2e dar- gestellt - die (diskreten) Werte der Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums l(f) aufsummiert, wobei lediglich die Amplituden zu den Frequenzen f bis einschließlich 1000 Hz verwendet und/oder die Amplitude für 0 Hz nicht verwendet wird. Die Bildung der Summe Si ist dabei mit dem Bezugszeichen Zi versehen.
Darauf folgend wird die daraus resultierende Summe Si mit einem vierten Schwellenwert S4 vergleichen. Dieser Vergleich ist dabei In der Figur 3a mit dem Bezugszeichen V4 versehen. Ist der vierte Schwellenwert S4 dabei überschritten, wird als Ergebnis des Vergleichs der Wert Eins (1) an den Deinhibitor DINH ausgegeben, sonst der Wert Null (0). Mit anderen Worten wird der Stromverlauf l(t) binarisiert.
Der Deinhibitor DINH gewichtet die diesem zugeführten Werte, also die Ergebnisse der jeweils vorangehenden Auswerteschritts, jeweils mit einem Faktor Di , D2, D3 bzw. D4, welcher als Eins (1) oder als Null (0) vorgegeben ist oder wird. Ist der Faktor gleich Eins, so wird der Auswertepfad bzw. dessen Ergebnis zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung berücksichtigt, ist der Faktor Di , D2, D3 oder D4 gleich 0, so wird der der Auswertepfad bzw. dessen Ergebnis nicht zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung verwendet.
Anschließend werden die mit den Faktoren Di , D2, D3 oder D4 gewichteten Ergebnisse der Vergleiche V1 bis V4 mit einer Logikfunktion L verknüpft, wobei hier als Logikfunktion L beispielhaft eine „Und“-Verknüpfung (,,Und“-Funktion) oder alternativ hierzu eine „Oder“ -Verknüpfung (,,Oder“-Funktion) verwendet wird. Ist das Ergebnis der Logikfunktion gleich Eins (1) gilt eine Kontaktunterbrechung als bestimmt. In der Fig. 3b ist anhand eines Flussdiagramms eine zweite Variante der Bestimmung einer Kontaktunterbrechung dargestellt. Auch in dieser zweiten Variante werden die vier Auswertepfade I, II, III, IV verwendet.
Dabei wird im ersten Auswertepfad I der Spannungswert II, insbesondere der zeitlich zuletzt erfasste Stromabnehmer-Spannungswert des Spannungsverlaufs ll(t), mit einem Faktor Fi skaliert, insbesondere multipliziert. Der Faktor Fi ist dabei beispielsweise konstant oder abhängig vom Betrag des Spannungswertes II. Diese Skalierung ist in der Figur mit dem Bezugszeichen Ki versehen. Anschließend wird der skalierte Spannungswert begrenzt. Diese Begrenzung ist in der Fig. 3a mit dem Bezugszeichen Bi versehen. Mit anderen Worten ist ein erster Maximalbetrag Mi für den skalierten Spannungswert vorgesehen. Hierbei wird, sofern der skalierte Spannungswert größer ist als der erste Maximalbetrag Mi, der skalierte Spannungswert durch den Maxi mal betrag Mi ersetzt.
Im zweiten Auswertepfad II wird in analoger Weise zur Variante der Fig. 3a der Spannungsverlauf ll(t) tiefpassgefiltert und eine Differenz aus diesem tiefpassgefilterten Spannungsverlauf und dem ungefilterten Spannungsverlauf ll(t) gebildet. Der aus den zeitlich letzten Werten des tiefpassgefilterten Spannungsverlaufs und des ungefilterten Spannungsverlauf ll(t) ermittelte Differenzwert wird anschließend mit einem Faktor F2 skaliert. Der Faktor F2 ist dabei beispielsweise konstant oder abhängig vom Betrag des Differenzwertes. Diese Skalierung ist in der Figur 3b mit dem Bezugszeichen K2 versehen. Anschließend wird der skalierte Differenzwert begrenzt. Diese Begrenzung ist in der Fig. 3a mit dem Bezugszeichen B2 versehen. Mit anderen Worten ist ein zweiter Maximalbetrag M2 für den skalierten Differenzwert vorgesehen. Hierbei wird, sofern der skalierte Differenzwert größer ist als der zweite Maximalbetrag M2, der skalierte Differenzwert durch den zweiten Maximalbetrag M2 ersetzt.
Im dritten Auswertepfad III wird in analoger Weise zur Fig 3a die Summe Su der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums ll(f) bestimmt, wobei diejenigen Summanden, also diejenigen Amplituden auf Null reduziert sind, welche den Harmonischen fH zugeordnet sind. Die Summe Su wird anschließend mit einem Faktor F3 skaliert. Der Faktor F3 ist dabei beispielsweise konstant oder abhängig vom Betrag der Summe Su. Diese Skalierung ist in der Figur 3b mit dem Bezugszeichen K3 versehen. Anschließend wird die skalierte Summe begrenzt. Mit anderen Worten ist ein dritter Maximalbetrag M3 für die skalierte Summe vorgesehen. Diese Begrenzung ist in der Fig. 3a mit dem Bezugszeichen B3 versehen. Hierbei wird, sofern die skalierte Summe größer ist als der dritte Maximalbetrag M3, die skalierte Summe durch den dritten Maximalbetrag M3 ersetzt. lm vierten Auswertepfad IV wird in analoger Weise zur Fig 3a die Summe Si der Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums l(f) bestimmt, wobei diejenigen Summanden, also diejenigen Amplituden auf Null reduziert sind, welche den Harmonischen fH zugeordnet sind. Die Summe Si wird anschließend mit einem Faktor F4 skaliert. Der Faktor F4 ist dabei beispielsweise konstant oder abhängig vom Betrag der Summe Si. Diese Skalierung ist in der Figur 3b mit dem Bezugszeichen K4 versehen. Anschließend wird die skalierte Summe begrenzt. Mit anderen Worten ist ein vierter Maximalbetrag M4 für die skalierte Summe vorgesehen. Diese Begrenzung ist in der Fig. 3a mit dem Bezugszeichen B4 versehen. Hierbei wird, sofern die skalierte Summe größer ist als der vierte Maximalbetrag M4, die skalierte Summe durch den vierten Maximalbetrag M4 ersetzt.
Die skalierten und begrenzten Werte werden anschließend summiert, wobei die Summenbildung in der Fig. 3b mit dem Bezugszeichen Z versehen ist. Die daraus resultierende Summe wird mit einem fünften Schwellenwert S5 verglichen, wobei eine Kontaktunterbrechung als erkannt gilt, sofern der fünfte Schwellenwert S5 überschritten wurde. Dieser Vergleich ist in der Fig. 3b mit V5 bezeichnet.
Zusammenfassend wird anhand mittels des erfassten Stromverlaufs ll(t) und des erfassten Spannungsverlaufs l(t) entsprechend der Figuren 3a und 3b ausgewertet, wobei eine Frequenzanalyse des Stromverlaufs I (t) und/oder des Spannungsverlauf ll(t) durchgeführt wird, vgl. insbesondere Auswertepfade III und IV der Figuren 3a und 3b. In Abhängigkeit der Ergebnisse dieser Analyse gilt eine Kontaktunterbrechung als erkannt, also wird anhand dieser Ergebnisse bestimmt, ob der Kontakt zwischen zumindest einem der Stromabnehmer 4 und der jeweiligen Fahrleitung 10 unterbrochen ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste
2 elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug
4 Stromabnehmer
6 Kontakteinrichtung
8 Fahrleitung
10 Bordnetz
12 Erfassungseinheit
14 Spannungsmessgerät
16 Strom messgerät
18 Auswerteeinheit
Bi bis B4 Begrenzung
D Bildung der Differenz
Di bis D4 Faktor DINH Deinhibitor
Fi bis F4 Faktor f Frequenz fH Frequenz der Harmonischen
FFT schnelle Fourier-Transformation
FT Tiefpassfilter l(f) Strom-Amplitudenspektrum l(t) zeitlicher Verlauf des Stromabnehmer-Stroms
Ki bis K4 Skalierung
L Logikfunktion Mi bis M4 Maximalbetrag
Z Summenbildung
S1 bis S5 Schwellenwert
Zi Bildung der Summe der Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums
Si Summe der Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums
Zu Bildung der Summe der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums
Su Summe der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums ti bis t4 Zeitpunkte ll(f) Spannungs-Amplitudenspektrum ll(t) zeitlicher Verlauf der Stromabnehmer-Spannung 1 bis 5 Vergleich
I, II, III, IV Auswertepfad

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetrieben Kraftfahrzeugs (2), welches zwei Stromabnehmer (4) zum Kontaktieren mit jeweils einer Fahrleitung (10) eines Fahrleitungssystems aufweist,
- wobei ein zeitlicher Verlauf einer Stromabnehmer-Spannung (U(t)) und/oder ein zeitlicher Verlauf eines Stromabnehmer-Stroms (l(t)) erfasst wird,
- wobei eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs der Stromabnehmer-Spannung (ll(t)) und/oder eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs des Stromabnehmer- Stromes (l(t)) durchgeführt wird,
- wobei anhand des Ergebnisses der Frequenzanalyse oder anhand der Ergebnisse der Frequenzanalysen bestimmt wird, ob der Kontakt zwischen zumindest einem der Stromabnehmer (4) und der jeweiligen Fahrleitung (10) unterbrochen ist. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei bei der Frequenzanalyse unter Erhalt eines Strom-Amplitudenspektrums (1(f)) eine Fouriertransformation, insbesondere eine Fast-Fourier-Transformation, des zeitlichen Verlaufs des Stromabnehmer-Stroms (l(t)) und/oder unter Erhalt eines Spannungs- Amplitudenspektrums (U(f)) eine Fouriertransformation der Stromabnehmer-Spannung (ll(t)) durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 2, wobei im Strom-Amplitudenspektrum (1(f)), und/oder im Spannungs-Amplitudenspektrum (U(f)), jeweils die Amplituden derjenigen Frequenzen (fH) reduziert werden, welche als Harmonische des Fahrleitungssystems erwartet werden. Verfahren nach Anspruchs 2 oder 3, wobei die Summe (Si) der Amplituden des Strom-Amplitudensektrums (1(f)) und/oder die Summe (Su) der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums (U(f)) ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stromabnehmer-Spannung und/oder der Stromabnehmer-Strom mit einem jeweiligen vorgegebenen Schwellenwert (Si) verglichen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf den zeitlichen Verlauf der Stromabnehmer-Spannung (U(t)) ein Tiefpassfilter (FT) angewendet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Stromabnehmer-Spannung, die tiefpassgefilterte Stromabnehmer-Spannung, die Summe (Su) der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums (U(f)) und/oder die Summe (Si) der Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums (1(f)) jeweils skaliert werden, und/oder
- wobei zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung zumindest zwei der skalierten Werte summiert werden. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Stromabnehmer-Spannung, die tiefpassgefilterte Stromabnehmer-Spannung, die Summe (Su) der Amplituden des Spannungs-Amplitudenspektrums (U(f)) und/oder die Summe (Si) der Amplituden des Strom-Amplitudenspektrums (1(f)) anhand eines jeweiligen Schwellenwertes (Si, S2, S3, S4) binarisiert werden, und
- wobei zur Bestimmung einer Kontaktunterbrechung zumindest zwei der binarisierten Werte anhand einer Logikfunktion (L) miteinander verknüpft werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei bei der Frequenzanalyse lediglich Frequenzen kleiner als oder gleich 1 kHz, insbesondere kleiner als 500 Hz, herangezogen werden. Elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, aufweisend
- zwei Stromabnehmer (4) zum Kontaktieren mit jeweils einer Fahrleitung (10) eines Fahrleitungssystems,
- eine Erfassungseinheit(12) zur Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Stromabnehmer- Stromes (l(t)) und/oder des zeitlichen Verlaufs der Stromabnehmer-Spannung (U(t)), sowie
- eine Auswerteeinheit (18) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
EP22797748.5A 2021-10-14 2022-09-30 Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs Pending EP4412854A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021211636 2021-10-14
PCT/EP2022/077336 WO2023061774A1 (de) 2021-10-14 2022-09-30 Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4412854A1 true EP4412854A1 (de) 2024-08-14

Family

ID=84044790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22797748.5A Pending EP4412854A1 (de) 2021-10-14 2022-09-30 Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4412854A1 (de)
CN (1) CN118103244A (de)
WO (1) WO2023061774A1 (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2725409C (en) * 2008-04-30 2014-11-25 Mitsubishi Electric Corporation Electric railway system
DE102017203510A1 (de) * 2017-03-03 2018-09-06 Siemens Aktiengesellschaft Stromabnehmer mit Ausgleichskontakten
KR102085369B1 (ko) * 2018-10-25 2020-04-24 한국철도기술연구원 전기철도차량의 이선현상 검측장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN118103244A (zh) 2024-05-28
WO2023061774A1 (de) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010030079A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Isolationswiderstandes in einem ungeerdeten elektrischen Netz
EP1876455A1 (de) Verfahren zur Messung des Isolationswiderstands in einem IT-Netz
DE10212493A1 (de) Anordnung zur Isolationsüberwachung eines elektrisch von Massepotential einer Einrichtung isolierten Gleichstromnetzes
EP3053176B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum überwachen zumindest eines elektronischen schaltkontakts für ein fahrzeug
WO2019197592A1 (de) Verfahren zur ermittlung eines alterungszustandes einer batterie, computerprogramm, speichermittel, steuergerät und fahrzeug
DE102018124109A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Isolationswiderstandes
DE102017006334B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und Vermeidung von degradationsförderlichen Prozessen während des Ladens von wiederaufladbaren Batteriezellen und deren Verwendung
DE102017201485A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Bestimmen des Ladekapazitäts- und des Gesundheitszustands eines elektrischen Energiespeichers
DE102021101693B9 (de) Verfahren zur Messimpuls-Fehlererkennung und Verfahren zur Bestimmung einer Netzableitkapazität für die Anwendung in einem Verfahren zur Isolationsüberwachung in einem ungeerdeten Stromversorgungssystem
DE102010030129A1 (de) Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz
EP2260313B1 (de) Verfahren und eine vorrichtung zur überwachung des betriebszustandes einer batterie
DE102013012861A1 (de) Diagnoseverfahren für eine elektrische Maschine
EP1941285B1 (de) Verfahren zum erzeugen eines datensatzes und feldgerät sowie system zum erfassen der elektroenergiequalität eines energieversorgungsnetzes
EP3188924A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines elektrischen netzwerks in einem schienenfahrzeug sowie schienenfahrzeug
DE10205120A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Innenwiderstandes einer Batterie, insbesondere einer Starterbatterie für ein Kraftfahrzeug
EP4412854A1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrisch angetriebenen kraftfahrzeugs
EP0917979A1 (de) Verfahren zur Störstrom- und Zustandsüberwachung in Schienenfahrzeugen
DE102023001511A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Fehlerlichtbögen
DE102018219124B4 (de) Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustands eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug sowie Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und Kraftfahrzeug
WO2021048002A1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrofahrzeugs und elektrofahrzeug
DE102017001849A1 (de) Technik zur Isolationsüberwachung in Fahrzeugen
WO2003021280A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur on-board bordnetzdiagnose eines kraftfahrzeugbordnetzes
DE102006059145A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln einer von einem Elektromotor hergeleiteten Antriebskraft
DE4142471A1 (de) Verfahren zur ueberwachung einer oder mehrerer, gegebenenfalls vernetzter, elektrischer leitungen
DE102010030083A1 (de) Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240506

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: VOLKSWAGEN AG

Owner name: SIEMENS MOBILITY GMBH