WO2006111529A1 - Anordnung mit einem kondensatormodul und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

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WO2006111529A1
WO2006111529A1 PCT/EP2006/061642 EP2006061642W WO2006111529A1 WO 2006111529 A1 WO2006111529 A1 WO 2006111529A1 EP 2006061642 W EP2006061642 W EP 2006061642W WO 2006111529 A1 WO2006111529 A1 WO 2006111529A1
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capacitor
capacitor module
safety
safety device
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PCT/EP2006/061642
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Markus Matthias Gaudenz
Alexander Hahn
Karsten Rechenberg
Manfred Waidhas
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/16—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/14—Protection against electric or thermal overload
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a capacitor module with at least one capacitor.
  • Double-layer capacitors with capacities of up to 1 Fa wheel came in the 70 'ies on the market and were, for example, from companies such as Matsushita, NEC and NESS OFFE ⁇ th. As were available in subsequent Jähren single cells with capacities above 1000 F, has begun Interconnect single capacitors with high capacities to use for short-term high power delivery. For most applications, eg. As for electric traction, substations in rail vehicles, etc., this interconnection is required to meet both the power and the voltage requirements.
  • the invention has for its object to provide an arrangement with a capacitor module, which allows a particularly safe ⁇ ren operation.
  • the invention provides that the arrangement egg ⁇ ne with the at least one capacitor related safety device which monitors the operating state of the capacitor and / or the operating state of the Kondensatormo ⁇ module and switches in the case of an unsafe specified operating state in a safety mode.
  • a significant advantage of the arrangement according to the invention is the fact that in this due to the presence of the safety device unsafe operating conditions are detected and the capacitor module in the event of an insecure condition is switched on or off in good time.
  • the capacitor module includes a plurality of capacitors, so ste ⁇ preferably hen all capacitors of the capacitor module according ⁇ wells with the safety device in connection and are monitored by this.
  • the safety device is preferably configured such that it limits the power output of the capacitors in the safety operating mode. For example, it switches the Kon ⁇ capacitors electrically partially or entirely from, by reducing the charging and / or discharging current accordingly.
  • the capacitors during the Si ⁇ cherheits termesmodus be partially or fully discharged particularly preferred.
  • the discharging is advantageously carried out with a braking resistor of the rail vehicle, into which the electrical energy is fed.
  • the energy can also be fed into a vehicle electrical system or in board batteries of the rail vehicle.
  • the safety device continuously monitors the temperature inside the capacitor module and initiates the safety mode when the maximum temperature is exceeded.
  • the temperature is preferably also monitored in the interior of at least one capacitor of the capacitor module, preferably in the interior of all capacitors of the capacitor module .
  • the safety device can monitor the pressure in the interior of the capacitor module and trigger the safety operating mode when a predetermined maximum pressure is exceeded.
  • the safety device preferably also monitors the pressure in the interior of at least one capacitor of the capacitor module, preferably in the interior of all capacitors of the capacitor module, continuously.
  • the safety device may also include a sensor or leaking from the from the capacitors electric ⁇ lyt recognizes and in the case of electrolyte leakage the Si ⁇ cherheits sunnysmodus starts.
  • the sensor may beispielswei ⁇ se be a conductivity sensor, a capacitive sensor or a chemical sensor which responds in particular to a solvent contained in the elec- in vaporous or flüssi ⁇ ger form rolyt.
  • the safety device advantageously has an expansion measuring device which measures the spatial extent or size of the capacitor (s); when a predetermined maximum strain measurement value is exceeded, the safety operating mode is started.
  • the strain gauge device preferably has for each capacitor in each case a strain gauge, which surrounds the circumference of the capacitor housing of the associated capacitor. Loading Sonders good measuring results are achieved, if the are Dehn ⁇ gauges each arranged in a half-height of the respectively arrange ⁇ th capacitor case.
  • the Si cherheits worn periodically - for example, once daily - the internal resistance and / or the Capa ⁇ capacity of the capacitor module determines the determined measurement ⁇ values with predetermined limit values compares and initiates the safety mode of operation if the Measured values exceed the specified limit values.
  • the safety device compares the respective measured resistance and / or capacitance values with sauce ⁇ stored resistance and / or capacitance values from preceding periods of operation and determined from this comparison results in each case one parameter which characterizes the technical condition of the capacitor module.
  • a parameter is generated which indicates the so-called "state of health" of the capacitor module.
  • the safety device comprises at least a safety valve (z. B. relief valve or Berstvorrich ⁇ tung) which opens in the event of an overpressure within the Kon ⁇ densatormoduls and thus enables a release of the pressure ER.
  • a safety valve z. B. relief valve or Berstvorrich ⁇ tung
  • the safety device can also measure electrical leakage currents of the capacitors and, in the event of exceeding given limit leakage currents, start the safety operating mode.
  • the detection of the leakage current will be ⁇ preferably at the end of each phase of operation as part of the respective Shutdown and / or performed in predetermined standby times.
  • the safety device comprises a short circuit detection device which monitors the capacitors for the presence of a short circuit and, in the event of a short circuit, starts the safety operating mode .
  • the short circuit detection device preferably carries out the short circuit monitoring at the end of each operating phase as part of the shutdown program and / or in predetermined standby times.
  • the capacitor module can advantageously have a standby mode in which the module voltage is lowered so far that the individual cell voltages of the capacitors contained in the module are each below 2.2V.
  • the capacitors can be completely discharged.
  • the security means preferably comprises an output device on ⁇ , generated by the in the presence of an unsafe operating condition of an acoustic and / or visual warning signal.
  • the warning signal is generated, for example, capacitor ⁇ individually, capacitor group-specific or module-related.
  • the safety device can also reduce the permissible upper voltage limit of the capacitor module in order to avoid further damage.
  • the capacitor module is connected to a Antriebsys ⁇ system, in particular a rail vehicle, in connection to cache to driving power of the drive system.
  • a plurality of capacitor modules may be connected in series and / or in parallel and monitored by a single safety device; alternatively can also be a plurality of modules each of an individually associated safety device monitors in series and / or parallel Kondensatormo ⁇ .
  • the invention also relates to a method for operating a capacitor module with at least one capacitor.
  • a method for operating a capacitor module with at least one capacitor In order to enable safe operation of the capacitor module in such a method, it is provided according to the invention that the operating state of the capacitor and / or of the entire capacitor module is monitored and that in the event of an unsafe operating state, switching to a safety operating mode.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive arrangement with a capacitor module and a Si ⁇ cherheits vigorous and a Si ⁇ cherheits vigorous and a Si ⁇ cherheits vigorous and a Si ⁇ cherheits vigorous and a Si ⁇ cherheits vigorous and a Si ⁇ cherheits vigorous and a Si ⁇ cherheits vigorous and
  • FIG. 1 shows an arrangement 10 with a double-layer capacitor module 20, which is guided in a gastight manner.
  • the double-layer capacitor module 20 has four electrically connected in parallel double-layer capacitors 30, which are arranged within a housing 40 of the Doppel Mrskon ⁇ densatormoduls 20.
  • the safety device 50 comprises a control device 60, to which a gas sensor 70, a temperature sensor 80, a
  • Pressure sensor 90 a safety valve 100, a Strombegren ⁇ tion device 110, a current measuring device 120, a strain gauge 130, a display device 140 and two switching devices 150 and 160 are connected.
  • the strain gauge 130 To the strain gauge 130 a total of five Dehmess- strips 200, 210, 220, 230 and 240 are connected.
  • the strain gages 200 to 230 are each attached to a housing of a double-layer capacitor 30.
  • This strip of Dehnmess- zugeord ⁇ Neten capacitor case are each approximately arranged such that they include the capacitor case wholly or partly in half-height.
  • the double layer capacitors 30 are respectively cylindrical, so that the stretch measuring strips 200 to 230, the double layer capacitors 30 each enclosing circular in cross-section.
  • the fifth strain gage 240 is disposed outside of the double layer capacitor module 20 to the housing 40 and serves to detect the metrological in case of heating of the Doppel Anlagenkondensatormo ⁇ duls or an overpressure occurring expansion of the Gezzau ⁇ ses 40th
  • a drive system 300 can recognize egg nes rail vehicle, which is connected to the Doppel Mrskon ⁇ densatormodul 20th
  • the double layer capacitor module 20 serves to buffer the nenindis released during a braking of the slide ⁇ kinetic energy in the form elekt ⁇ -driven energy and feed it back back in the drive system 300 in a subsequent acceleration process of the rail vehicle.
  • the control device 60 is designed such that it continuously monitors the operating state of the double-layer capacitor module 20. For this purpose, it measures the haw ⁇ sor 90 the internal pressure within the housing 40 of the double ⁇ layer capacitor module 20. If the internal pressure exceeds a to ⁇ permeable maximum pressure 60 generates the control means a control signal STl, with which it opens the attached to the housing 40 safety valve 100 and thus allows pressure equalization.
  • the gas sensor 70 which is for example a conductivity sensor, a capacitive sensor or a chemical sensor and the z. B. responsive to a solvent contained in the electrolyte of the double-layer capacitors 30 in vapor or liquid form, it is measured whether electrolyte from the double-layer capacitors 30 exits. If this is the case, the tet Doppel Anlagenkon- is in a security operating mode vice scarf ⁇ densatormodul 20th
  • the safety mode of operation may be configured such that the double-layer capacitor module 20 is completely switched off. Alternatively, only the power extraction from the double-layer capacitor module can be reduced to to reduce the stress on the double-layer capacitors within the double-layer capacitor module.
  • the controller 60 continuously measures the temperature inside the double layer capacitor module 20 and determines as to whether there is an over ⁇ the double-layer capacitors utilization 30; because an overload of the double-layer capacitors 30 would be reflected in a temperature increase. If a temperature measuring value M ⁇ a predetermined in the control device 60 maximum temperature value T max, the double ⁇ is switched to the previously described Si ⁇ cherheits sunnysmodus layer capacitor module 20th
  • the controller 60 also works with the
  • Dehmess issued 130 together which is in communication with the strain gauges 200 to 240.
  • Represents the Dehnmess issued 130 determines that there has been an expansion of the housing of the double layer capacitors 30 or to an expansion of the casing 40 of the double layer capacitor module 20, and that this expansion below predetermined limits over ⁇ , so 130 generates the Dehnmess adopted a ent ⁇ speaking measurement signal M D and transmits this to the er worn STEU ⁇ 60.
  • the control means 60 turns at pre- are the corresponding signal M D, the double layer capacitor module 20 in the already describedstrongbe ⁇ operating mode.
  • the controller 60 also measures the output voltage U a of the double layer capacitor module 20 and with the aid of the current measuring device 120 to the respective current I a, which in the case of discharging from the Doppel Anlagenkon ⁇ densatormodul 20 flows out and in the case of a Aufladevor ⁇ passage in the double layer capacitor module 20 flows. If the control device 60 determines that the current I a exceeds a predetermined maximum current and / or that the output voltage U a of the double-layer capacitor module 20 exceeds a permissible maximum voltage, it also switches the double-layer capacitor module in the already mentioned safety mode of operation.
  • the switching over of the double-layer capacitor module 20 into the safety operating mode is accomplished by the control device 60 by means of the current-limiting device 110 via the control signal ST2 and / or with the aid of the two switching devices 150 and 160 via the control signals ST3 and ST4.
  • the current limiting device 110 may be formed by a transistor circuit or the like, for example.
  • the controller 60 controls the current limiting means 110 in such a way that from the double-layer capacitor module 20 challenges or inflowing current I a does not exceed a predetermined, reduced maximum current.
  • the double-layer capacitor module 20 is thus operated at reduced power so that the likelihood of damage or complete failure of the double-layer capacitor module being significantly reduced.
  • the control device 60 If the control device 60, however, noted that the Be ⁇ have reached or exceeded operating parameters such a critical area where a secure further operating the double layer capacitor module 20 is no longer ensured, it switches the double layer capacitor module 20 from completely by opening the switching means 160th By opening the switching device 160, the double-layer capacitor module 20 is disconnected from the drive system 300 of the rail vehicle, and thus switched off. In order to reduce the energy still stored in the double-layer capacitor module 20, the control device 60 can control the switching Turn on device 150, so that a discharge current can flow through a discharge resistor 400.
  • the discharge resistor 400 may be formed by different components and is shown here only “schematically" as a simple resistor
  • the discharge resistor 400 may be formed for example by an electrical system or on-board batteries of the rail vehicle; alternatively, the discharge resistor 400 may also be realized by a braking resistor of the drive device 300 and thus form part of the drive device 300.
  • this is indicated acoustically and / or optically in the display device 140 as soon as the control device 60 generates a corresponding control signal ST5.
  • This display can be very flat in ⁇ example, and only show the switch to the safety mode.
  • the display device 140 may also indicate in detail which of the double-layer capacitors 30 is affected by an error, if this has been identified by measurement; in the embodiment according to FIG 1, such Iden tification ⁇ would be an error, for example, on the entspre ⁇ sponding strain gages 200 to 230 possible individually in each case based on a single double-layer capacitor 30th
  • the display of the occurred in the double layer capacitor module 20 can thus error related item ⁇ take place continuously based or module-related.
  • control device 60 at regular intervals - for example, once daily - the internal resistance and / or the capacity of the Kondensatormo ⁇ duls 20 determines compares the measured values with predetermined limit values and passes the safety operating mode a ⁇ when the measured values, the exceed specified limits.
  • control device 60 the respectively measured resistance and / or capacitance values with stored Wi ⁇
  • the control device 60 may be formed, for example, by a microprocessor arrangement in which the incoming measured values are evaluated in terms of data processing technology and the explained control signals ST1 to ST6 are generated on the output side.
  • FIG 2 a block diagram is shown a variant way of example to the at ⁇ a stand-by operation of the arrangement 10 according to FIG 1 will be explained.
  • the double-layer capacitors 30 are discharged to such an extent that their cell voltage falls below 2.2 volts; However, it remains in the capacitors, a residual charge.
  • the double-layer capacitors is completely discharged 30 after interrup ⁇ chen; it remains in the capacitors thus virtually no residual charge. Unloading can be carried out via the on-board batteries of the rail vehicle (sub-variant 530) or via a braking resistor of the rail vehicle (sub-variant 540). Which of the variants 510 or 520 or which of the sub-variants 530 or 540 is selected is largely arbitrary; in the event of an accident, however, the present operation ⁇ parameters and desired to consider veau be reached beforehandni ⁇ : If the double-layer capacitors fully discharged 30, a "safe" state is set as in the case of remaining residual ⁇ charge.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung (10) mit einem Kondensatormodul (20) mit zumindest einem Kondensator (30). Um einen besonders sicheren Betrieb einer solchen Anordnung zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Anordnung eine mit dem zumindest einen Kondensator in Verbindung stehende Sicherheitseinrichtung (50) aufweist, die den Betriebszustand des Kondensators (30) oder den Betriebszustand des Kondensatormoduls (20) überwacht und im Falle eines als unsicher erkannten Betriebszustandes in einen Sicherheitsbetriebsmodus schaltet.

Description

Beschreibung
Anordnung mit einem Kondensatormodul und Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Kondensatormodul mit zumindest einem Kondensator.
Doppelschichtkondensatoren mit Kapazitäten von maximal 1 Fa- rad kamen in den 70' er Jahren auf den Markt und wurden beispielsweise von Firmen wie Matsushita, NEC oder NESS angebo¬ ten. Als in den Folgejähren Einzelzellen mit Kapazitäten über 1000 F verfügbar waren, wurde damit begonnen, Einzel- Kondensatoren mit hohen Kapazitäten zusammenzuschalten, um diese zur kurzzeitigen Bereitstellung hoher Leistungen zu verwenden. Für die meisten Anwendungen, z. B. für die Elektrotraktion, Unterwerke bei Schienenfahrzeugen etc., ist diese Verschaltung erforderlich, um sowohl den Leistungs- als auch den Spannungsanforderungen zu genügen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einem Kondensatormodul anzugeben, die einen besonders siche¬ ren Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anordnung ei¬ ne mit dem zumindest einen Kondensator in Verbindung stehende Sicherheitseinrichtung aufweist, die den Betriebszustand des Kondensators und/oder den Betriebszustand des Kondensatormo¬ duls überwacht und im Falle eines als unsicher vorgegebenen Betriebszustandes in einen Sicherheitsbetriebsmodus schaltet. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass bei dieser aufgrund des Vorhandenseins der Sicherheitseinrichtung unsichere Betriebszustände erkannt werden und das Kondensatormodul im Falle eines unsicheren Zu- Standes rechtzeitig um- oder ausgeschaltet wird. Durch den rechtzeitigen Übergang in einen Sicherheitsbetriebsmodus, bei dem das Modul beispielsweise abgeschaltet wird und/oder die darin enthaltenen Kondensatoren entladen werden, lässt sich vermeiden, dass es zu einer Schädigung oder Zerstörung des gesamten Kondensatormoduls kommen kann; außerdem wird vermie¬ den, dass beispielsweise ein Brand auftreten kann, durch den weitere Anlagenteile beschädigt und/oder Menschen verletzt oder getötet werden könnten.
Unsichere Betriebszustände können beispielsweise daran er¬ kannt werden, dass die maximal zulässige Zellenspannung und/oder der maximal zulässige Lade- oder Entladestrom und/oder die maximal zulässige Betriebstemperatur der Kondensatoren überschritten wird. Insbesondere bei gasdicht ver- schlossenen Doppelschichtkondensatormodulen sind zu hohe Temperaturen gefährlich, weil es zu einem Sieden und Entweichen des Elektrolyts und dadurch verursacht zu einem explosiven Abbrand des Kondensatormoduls kommen kann.
Weist das Kondensatormodul mehrere Kondensatoren auf, so ste¬ hen vorzugsweise alle Kondensatoren des Kondensatormoduls je¬ weils mit der Sicherheitseinrichtung in Verbindung und werden von dieser überwacht.
Die Sicherheitseinrichtung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie im Sicherheitsbetriebsmodus die Leistungsabgabe der Kondensatoren begrenzt. Beispielsweise schaltet sie die Kon¬ densatoren elektrisch teilweise oder ganz ab, indem sie den Auflade- und/oder Entladestrom entsprechend reduziert.
Besonders bevorzugt werden die Kondensatoren während des Si¬ cherheitsbetriebsmodus teilweise oder vollständig entladen. Das Entladen wird bei einem Einsatz des Kondensatormoduls in einem Schienenfahrzeug vorteilhaft mit einem Bremswiderstand des Schienenfahrzeugs durchgeführt, in den die elektrische Energie eingespeist wird. Alternativ kann die Energie auch in ein Bordnetz oder in Bordbatterien des Schienenfahrzeugs eingespeist werden.
Vorteilhafter Weise überwacht die Sicherheitseinrichtung die Temperatur im Inneren des Kondensatormoduls kontinuierlich und leitet bei Überschreiten einer vorgesehenen Maximaltemperatur den Sicherheitsbetriebsmodus ein. Bevorzugt wird die Temperatur auch im Inneren mindestens eines Kondensators des Kondensatormoduls, vorzugsweise im Inneren aller Kondensato¬ ren des Kondensatormoduls, überwacht.
Alternativ oder zusätzlich kann die Sicherheitseinrichtung den Druck im Inneren des Kondensatormoduls überwachen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximaldrucks den Sicherheitsbetriebsmodus auslösen. Bevorzugt überwacht die Sicher- heitseinrichtung auch den Druck im Inneren mindestens eines Kondensators des Kondensatormoduls, vorzugsweise im Inneren aller Kondensatoren des Kondensatormoduls, kontinuierlich.
Die Sicherheitseinrichtung kann auch einen Sensor umfassen, der aus dem oder aus den Kondensatoren austretendes Elektro¬ lyt erkennt und im Falle eines Elektrolytaustritts den Si¬ cherheitsbetriebsmodus startet. Der Sensor kann beispielswei¬ se ein Leitfähigkeitssensor, ein kapazitiver Sensor oder ein chemischer Sensor sein, der insbesondere auf einen im Elekt- rolyt enthaltenes Lösungsmittel in dampfförmiger oder flüssi¬ ger Form anspricht .
Vorteilhaft weist die Sicherheitseinrichtung eine die räumliche Ausdehnung bzw. Größe des oder der Kondensatoren messende Dehnmesseinrichtung auf; bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximaldehnungsmesswertes wird der Sicherheitsbetriebsmodus gestartet . Die Dehnmesseinrichtung weist bevorzugt für jeden Kondensator jeweils einen Dehnmessstreifen auf, der den Umfang des Kondensatorgehäuses des zugeordneten Kondensators umgreift. Be- sonders gute Messergebnisse werden erreicht, wenn die Dehn¬ messstreifen jeweils in halber Bauhöhe des jeweils zugeordne¬ ten Kondensatorgehäuses angeordnet sind.
Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Si- cherheitseinrichtung in regelmäßigen Abständen - beispielsweise einmal täglich - den Innenwiderstand und/oder die Kapa¬ zität des Kondensatormoduls ermittelt, die ermittelten Mess¬ werte mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht und den Sicherheitsbetriebsmodus einleitet, wenn die Messwerte die vorgege- benen Grenzwerte überschreiten.
Bevorzugt vergleicht die Sicherheitseinrichtung die jeweils gemessenen Widerstands- und/oder Kapazitätswerte mit abge¬ speicherten Widerstands- und/oder Kapazitätswerten vorange- gangener Betriebsperioden und ermittelt aus diesen Vergleichsergebnissen jeweils eine Kenngröße, die den technischen Zustand des Kondensatormoduls charakterisiert. Bei¬ spielsweise wird eine Kenngröße erzeugt, die den so genannten „State of health" des Kondensatormoduls angibt.
Vorzugsweise umfasst die Sicherheitseinrichtung zumindest ein Sicherheitsventil (z. B. Überdruckventil oder Berstvorrich¬ tung) , das sich im Falle eines Überdrucks innerhalb des Kon¬ densatormoduls öffnet und somit ein Ablassen des Drucks er- möglicht.
Darüber hinaus kann die Sicherheitseinrichtung auch elektrische Leckströme der Kondensatoren messen und im Falle eines Überschreitens vorgegebener Grenzleckströme den Sicherheits- betriebsmodus starten. Die Erfassung des Leckstromes wird be¬ vorzugt am Ende jeder Betriebsphase als Teil des jeweiligen Abschaltvorganges und/oder in vorgegebenen Stand-by-Zeiten durchgeführt .
Vorteilhaft umfasst die Sicherheitseinrichtung eine Kurz- schlusserfassungseinrichtung, die die Kondensatoren auf Vorliegen eines Kurzschlusses überwacht und im Falle eines Kurz¬ schlusses den Sicherheitsbetriebsmodus startet. Die Kurz- schlusserfassungseinrichtung führt die Kurzschlussüberwachung vorzugsweise jeweils am Ende einer jeden Betriebsphase als Teil des Abschaltprogramms und/oder in vorgegebenen Stand-by- Zeiten durch.
Außerdem kann das Kondensatormodul vorteilhaft eine Stand-by- Betriebsart aufweisen, in der die Modulspannung soweit abge- senkt wird, dass die einzelnen Zellenspannungen der im Modul enthaltenen Kondensatoren jeweils unter 2,2 V liegen. Alternativ können die Kondensatoren auch vollständig entladen werden .
Das elektrische Abtrennen der Kondensatoren während des Si¬ cherheitsbetriebsmodus kann beispielsweise durch eine inner¬ halb des Kondensatormodulgehäuses oder außerhalb des Konden¬ satormodulgehäuses angeordnete Schaltvorrichtung erfolgen.
Die Sicherheitseinrichtung weist vorzugsweise eine Ausgabe¬ einrichtung auf, von der bei Vorliegen eines unsicheren Betriebszustandes ein akustisches und/oder optisches Warnsignal erzeugt wird. Das Warnsignal wird beispielsweise kondensator¬ individuell, kondensatorgruppenindividuell oder modulbezogen erzeugt.
Im Übrigen kann die Sicherheitseinrichtung bei Erkennen eines Kurzschlusses auch die zulässige obere Spannungsgrenze des Kondensatormoduls reduzieren, um weitere Schäden zu vermei- den. Vorzugsweise steht das Kondensatormodul mit einem Antriebsys¬ tem, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, in Verbindung, um Fahrenergie des Antriebssystems zwischenzuspeichern .
Im Übrigen können auch mehrere Kondensatormodule in Reihe und/oder parallel geschaltet sein und von einer einzigen Sicherheitseinrichtung überwacht werden; alternativ können auch mehrere in Reihe und/oder parallel geschaltete Kondensatormo¬ dule jeweils von einer individuell zugeordneten Sicherheits- einrichtung überwacht werden.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben eines Kondensatormoduls mit zumindest einem Kondensator. Um bei einem solchen Verfahren einen sicheren Betrieb des Kondensatormoduls zu ermöglichen, ist erfindungs¬ gemäß vorgesehen, dass der Betriebszustand des Kondensators und/oder der des gesamten Kondensatormoduls überwacht wird und dass im Falle eines unsicheren Betriebszustandes in einen Sicherheitsbetriebsmodus geschaltet wird.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spiels erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen An- Ordnung mit einem Kondensatormodul und einer Si¬ cherheitseinrichtung und
Figur 2 ein Blockschaltbild, an dem beispielhaft eine Aus¬ führungsvariante eines Stand-by-Betriebs der Anord- nung gemäß Figur 1 erläutert wird. In der Figur 1 erkennt man eine Anordnung 10 mit einem Doppelschichtkondensatormodul 20, das gasdicht verschlossen aus¬ geführt ist. Das Doppelschichtkondensatormodul 20 weist vier elektrisch parallel geschaltete Doppelschicht-Kondensatoren 30 auf, die innerhalb eines Gehäuses 40 des Doppelschichtkon¬ densatormoduls 20 angeordnet sind. Mit dem Doppelschichtkon¬ densatormodul 20 steht eine Sicherheitseinrichtung 50 in Verbindung, die eine Vielzahl an Komponenten aufweist. So um- fasst die Sicherheitseinrichtung 50 eine Steuereinrichtung 60, an die ein Gassensor 70, ein Temperatursensor 80, ein
Drucksensor 90, ein Sicherheitsventil 100, eine Strombegren¬ zungseinrichtung 110, eine Strommesseinrichtung 120, eine Dehnmesseinrichtung 130, eine Anzeigeeinrichtung 140 sowie zwei Schalteinrichtungen 150 und 160 angeschlossen sind.
An die Dehnmesseinrichtung 130 sind insgesamt fünf Dehmess- streifen 200, 210, 220, 230 und 240 angeschlossen. Die Dehnmessstreifen 200 bis 230 sind jeweils an einem Gehäuse eines Doppelschicht-Kondensators 30 angebracht. Diese Dehnmess- streifen sind jeweils ungefähr in halber Bauhöhe des zugeord¬ neten Kondensatorgehäuses derart angeordnet, dass sie das Kondensatorgehäuse ganz oder teilweise umfassen. Bei dem Aus¬ führungsbeispiel gemäß der Figur 1 sind die Doppelschicht- Kondensatoren 30 jeweils zylinderförmig, so dass die Dehn- messstreifen 200 bis 230 die Doppelschicht-Kondensatoren 30 jeweils im Querschnitt kreisförmig umschließen.
Der fünfte Dehnmessstreifen 240 ist außen am Gehäuse 40 des Doppelschichtkondensatormoduls 20 angeordnet und dient dazu, die im Falle einer Erwärmung des Doppelschichtkondensatormo¬ duls oder eines Überdrucks auftretende Ausdehnung des Gehäu¬ ses 40 messtechnisch zu erfassen. Die vier Dehnmessstreifen 200 bis 230 dienen dazu, eine im Falle einer Temperaturerhö¬ hung oder eines Überdrucks der Doppelschicht-Kondensatoren 30 auftretende Ausdehnung der Gehäuse der Doppelschicht- Kondensatoren messtechnisch zu erfassen und die entsprechen- den Messwerte an die zugeordnete Dehnmesseinrichtung 130 wei¬ terzuleiten .
In der Figur 1 lässt sich außerdem ein Antriebssystem 300 ei- nes Schienenfahrzeuges erkennen, das an das Doppelschichtkon¬ densatormodul 20 angeschlossen ist. Das Doppelschichtkondensatormodul 20 dient dazu, die bei einem Abbremsen des Schie¬ nenfahrzeugs frei werdende kinetische Energie in Form elekt¬ rischer Energie zwischenzuspeichern und bei einem nachfolgen- den Beschleunigungsvorgang des Schienenfahrzeuges zurück in das Antriebssystem 300 zurückzuspeisen .
Die Steuereinrichtung 60 ist derart ausgestaltet, dass sie den Betriebszustand des Doppelschichtkondensatormoduls 20 kontinuierlich überwacht. Hierzu misst sie mit dem Drucksen¬ sor 90 den Innendruck innerhalb des Gehäuses 40 des Doppel¬ schichtkondensatormoduls 20. Falls der Innendruck einen zu¬ lässigen Maximaldruck überschreitet, erzeugt die Steuereinrichtung 60 ein Steuersignal STl, mit dem sie das am Gehäuse 40 angebrachte Sicherheitsventil 100 öffnet und somit einen Druckausgleich ermöglicht .
Mit dem Gassensor 70, bei dem es sich beispielsweise um einen Leitfähigkeitssensor, einen kapazitiven Sensor oder einen chemischen Sensor handelt und der z. B. auf ein im Elektrolyt der Doppelschicht-Kondensatoren 30 enthaltenes Lösungsmittel in dampfförmiger oder flüssiger Form anspricht, wird gemessen, ob Elektrolyt aus den Doppelschicht-Kondensatoren 30 austritt. Falls dies der Fall ist, wird das Doppelschichtkon- densatormodul 20 in einen Sicherheitsbetriebmodus umgeschal¬ tet.
Der Sicherheitsbetriebsmodus kann derart ausgestaltet sein, dass das Doppelschichtkondensatormodul 20 vollständig abge- schaltet wird. Alternativ kann auch nur die Leistungsentnahme aus dem Doppelschichtkondensatormodul reduziert werden, um die Belastung der Doppelschicht-Kondensatoren innerhalb des Doppelschichtkondensatormoduls zu reduzieren.
Mit dem Temperatursensor 80 misst die Steuereinrichtung 60 kontinuierlich die Temperatur im Inneren des Doppelschichtkondensatormoduls 20 und stellt so fest, ob es zu einer Über¬ lastung der Doppelschicht-Kondensatoren 30 kommt; denn eine Überlastung der Doppelschicht-Kondensatoren 30 würde sich in einer Temperaturerhöhung niederschlagen. Falls ein Tempera- turmesswert Mτ einen in der Steuereinrichtung 60 vorgegebenen Maximaltemperaturwert TMAX überschreitet, wird das Doppel¬ schichtkondensatormodul 20 in den bereits beschriebenen Si¬ cherheitsbetriebsmodus umgeschaltet .
Die Steuereinrichtung 60 arbeitet darüber hinaus mit der
Dehmesseinrichtung 130 zusammen, die mit den Dehnmessstreifen 200 bis 240 in Verbindung steht. Stellt die Dehnmesseinrichtung 130 fest, dass es zu einer Ausdehnung der Gehäuse der Doppelschicht-Kondensatoren 30 oder zu einer Ausdehnung des Gehäuses 40 des Doppelschichtkondensatormoduls 20 gekommen ist und dass diese Ausdehnung vorgegebene Grenzwerte über¬ schreitet, so erzeugt die Dehnmesseinrichtung 130 ein ent¬ sprechendes Messsignal MD und übermittelt dieses an die Steu¬ ereinrichtung 60. Die Steuereinrichtung 60 schaltet bei Vor- liegen des entsprechenden Signals MD das Doppelschichtkondensatormodul 20 in den bereits beschriebenen Sicherheitsbe¬ triebsmodus .
Die Steuereinrichtung 60 misst darüber hinaus die Ausgangs- Spannung Ua des Doppelschichtkondensatormoduls 20 sowie mit Hilfe der Strommesseinrichtung 120 den jeweiligen Strom Ia, der im Falle eines Entladevorgangs aus dem Doppelschichtkon¬ densatormodul 20 herausfließt und im Falle eines Aufladevor¬ gangs in das Doppelschichtkondensatormodul 20 hineinfließt. Stellt die Steuereinrichtung 60 dabei fest, dass der Strom Ia einen vorgegebenen Maximalstrom überschreitet und/oder dass die Ausgangsspannung Ua des Doppelschichtkondensatormoduls 20 eine zulässige Maximalspannung überschreitet, so schaltet sie das Doppelschichtkondensatormodul ebenfalls in den bereits erwähnten Sicherheitsbetriebsmodus .
Das Umschalten des Doppelschichtkondensatormoduls 20 in den Sicherheitsbetriebsmodus bewerkstelligt die Steuereinrichtung 60 mit Hilfe der Strombegrenzungseinrichtung 110 über das Steuersignal ST2 und/oder mit Hilfe der beiden Schalteinrichtungen 150 und 160 über die Steuersignale ST3 und ST4. Die Strombegrenzungseinrichtung 110 kann beispielsweise durch eine Transistorschaltung oder dergleichen gebildet sein.
Falls die für einen Normalbetrieb des Doppelschichtkondensa¬ tormoduls zulässigen Betriebsparameter nur geringfügig über- schritten sind und ein Weiterbetrieb des Doppelschichtkondensatormoduls 20 mit einer geringeren Belastung noch möglich ist, so steuert die Steuereinrichtung 60 die Strombegrenzungseinrichtung 110 derart an, dass der aus dem Doppelschichtkondensatormodul 20 heraus- bzw. hineinfließende Strom Ia einen vorgegebenen, reduzierten Maximalstrom nicht überschreitet. Das Doppelschichtkondensatormodul 20 wird somit mit reduzierter Leistung weiter betrieben, so dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass es zu einer Beschädigung oder zu einem vollständigen Ausfall des Doppelschichtkondensatormo- duls kommt, deutlich reduziert wird.
Stellt die Steuereinrichtung 60 hingegen fest, dass die Be¬ triebsparameter einen derart kritischen Bereich erreicht oder überschritten haben, in dem ein sicheres Weiterbetreiben des Doppelschichtkondensatormoduls 20 nicht mehr sichergestellt ist, so schaltet sie das Doppelschichtkondensatormodul 20 vollständig ab, indem es die Schalteinrichtung 160 öffnet. Durch das Öffnen der Schalteinrichtung 160 ist das Doppelschichtkondensatormodul 20 von dem Antriebssystem 300 des Schienenfahrzeugs abgekoppelt, und damit abgeschaltet. Um die in dem Doppelschichtkondensatormodul 20 noch abgespeicherte Energie abzubauen, kann die Steuereinrichtung 60 die Schalt- einrichtung 150 einschalten, so dass ein Entladestrom über einen Entladewiderstand 400 abfließen kann. Der Entladewiderstand 400 kann durch unterschiedliche Komponenten gebildet sein und ist hier nur „schematisch" als einfacher Widerstand dargestellt. Der Entladewiderstand 400 kann beispielsweise durch ein Bordnetz oder Bordbatterien des Schienenfahrzeugs gebildet sein; alternativ kann der Entladewiderstand 400 auch durch einen Bremswiderstand der Antriebseinrichtung 300 realisiert sein und somit einen Bestandteil der Antriebseinrich- tung 300 bilden.
Im Falle eines Umschaltens in den Sicherheitsbetriebsmodus wird dies in der Anzeigeeinrichtung 140 akustisch und/oder optisch angezeigt, sobald die Steuereinrichtung 60 ein ent- sprechendes Steuersignal ST5 erzeugt. Diese Anzeige kann bei¬ spielsweise sehr pauschal sein, und lediglich das Umschalten in den Sicherheitsbetriebsmodus anzeigen. Alternativ kann die Anzeigeeinrichtung 140 auch detailliert anzeigen, welcher der Doppelschicht-Kondensatoren 30 von einem Fehler betroffen ist, sofern dies messtechnisch identifiziert wurde; bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1 wäre eine solche Iden¬ tifizierung eines Fehlers beispielsweise über die entspre¬ chenden Dehnungsmessstreifen 200 bis 230 möglich, die sich individuell jeweils auf einen einzelnen Doppelschicht- Kondensator 30 beziehen. Die Anzeige des im Doppelschichtkondensatormodul 20 aufgetretenen Fehlers kann somit einzelteil¬ bezogen, strangbezogen oder modulbezogen erfolgen.
Im Übrigen ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung 60 in regelmäßigen Abständen - beispielsweise einmal täglich - den Innenwiderstand und/oder die Kapazität des Kondensatormo¬ duls 20 ermittelt, die ermittelten Messwerte mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht und den Sicherheitsbetriebsmodus ein¬ leitet, wenn die Messwerte die vorgegebenen Grenzwerte über- schreiten.
Außerdem kann die Steuereinrichtung 60 die jeweils gemessenen Widerstands- und/oder Kapazitätswerte mit abgespeicherten Wi¬
ll derstands- und/oder Kapazitätswerten vorangegangener Betriebsperioden vergleichen und daraus eine Kenngröße, die den technischen Zustand des Kondensatormoduls 20 charakterisiert, ermitteln. Beispielsweise wird eine „State of health"- Kenngröße erzeugt, die als Steuersignal ST6 abgegeben wird.
Die Steuereinrichtung 60 kann beispielsweise durch eine Mikroprozessoranordnung gebildet sein, in der die eingehenden Messwerte datenverarbeitungstechnisch ausgewertet und aus- gangsseitig die erläuterten Steuersignale STl bis ST6 erzeugt werden .
In der Figur 2 ist ein Blockschaltbild gezeigt, an dem bei¬ spielhaft eine Ausführungsvariante eines Stand-by-Betriebs der Anordnung 10 gemäß Figur 1 erläutert wird.
Sobald die Anordnung 10 in einen Stand-by-Betrieb 500 schal¬ tet, sei dies im Rahmen eines „routinemäßigen" oder periodischen Stand-by-Betriebs oder im Rahmen des oben erläuterten Sicherheitsbetriebsmodus, so sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 zwei unterschiedliche Verfahrensvarianten vorgesehen .
Gemäß einer ersten Variante 510 werden nach einem Unterbre- chen der Schalteinrichtung 160 die Doppelschicht- Kondensatoren 30 soweit entladen, dass ihre Zellspannung 2,2 Volt unterschreitet; es verbleibt in den Kondensatoren jedoch eine Restladung.
Gemäß einer zweiten Variante 520 werden nach einem Unterbre¬ chen der Schalteinrichtung 160 die Doppelschicht- Kondensatoren 30 vollständig entladen; es verbleibt in den Kondensatoren somit quasi keine Restladung. Das Entladen kann über die Bordbatterien des Schienenfahrzeugs (Untervariante 530) oder über einen Bremswiderstand des Schienenfahrzeugs (Untervariante 540) erfolgen. Welche der Varianten 510 oder 520 bzw. welche der Untervarianten 530 oder 540 gewählt wird, ist weitgehend beliebig; im Falle eines Störfalls sind jedoch die vorliegenden Betriebs¬ parameter und das gewünschte, zu erreichende Sicherheitsni¬ veau zu berücksichtigen: Werden die Doppelschicht- Kondensatoren 30 vollständig entladen, wird ein „sicherer" Zustand eingestellt als im Falle des Verbleibens einer Rest¬ ladung.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (10) mit einem Kondensatormodul (20) mit zumin¬ dest einem Kondensator (30),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anordnung eine mit dem zumindest einen Kondensator in Verbindung stehende Sicherheitseinrichtung (50) aufweist, die den Betriebszustand des Kondensators (30) oder den Betriebs¬ zustand des Kondensatormoduls (20) überwacht und im Falle ei¬ nes als unsicher erkannten Betriebszustandes in einen Sicherheitsbetriebsmodus schaltet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Sicherheitsbetriebsmodus die Leistungsabgabe des Kondensators begrenzt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie im Sicherheitsbetriebsmodus den Kondensator elekt¬ risch abgekoppelt.
4. Kondensatormodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator während des Sicherheitsbe¬ triebsmodus vollständig entladen wird.
5. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Kondensatormodul mit einem Antriebsystem (300), insbesondere eines Schienenfahrzeugs, in Verbindung steht.
6. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Kondensatormodul meh¬ rere Kondensatoren (30) aufweist, die jeweils mit der Sicher- heitseinrichtung in Verbindung stehen und von dieser überwacht werden.
7. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Kondensatormodul ein
Doppelschichtkondensatormodul ist und die darin enthaltenden Kondensatoren Doppelschichtkondensatoren sind.
8. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Doppelschichtkondensa¬ tormodul ein gasdicht verschlossenes Modul ist.
9. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung die Temperatur im Inneren des Kondensatormoduls kontinuierlich überwacht und bei Überschreiten einer vorgesehenen Maximaltemperatur den Sicherheitsbetriebsmodus einleitet.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung die Temperatur im Inneren mindestens eines Kondensators des Kondensatormoduls, vorzugs¬ weise im Inneren aller Kondensatoren des Kondensatormoduls, überwacht und bei Überschreiten einer vorgesehenen Maximaltemperatur den Sicherheitsbetriebsmodus einleitet.
11. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung den Druck im Inneren des Kondensatormoduls überwacht und bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximaldrucks den Sicher- heitsbetriebsmodus auslöst.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung den Druck im Inneren mindestens eines Kondensators des Kondensatormoduls, vorzugs- weise im Inneren aller Kondensatoren des Kondensatormoduls, kontinuierlich überwacht und bei Überschreiten eines vorgege¬ benen Maximaldrucks den Sicherheitsbetriebsmodus auslöst.
13. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung einen Sensor umfasst (70), der aus dem zumindest einen Kon- densator austretendes Elektrolyt erkennt und im Falle eines Elektrolytaustritts den Sicherheitsbetriebsmodus startet.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Leitfähigkeitssensor, ein kapazi- tiver Sensor oder ein chemischer Sensor ist, der insbesondere auf einen im Elektrolyt enthaltenes Lösungsmittel in dampf¬ förmiger oder flüssiger Form anspricht.
15. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung eine die räumliche Ausdehnung des zumindest einen Kondensa¬ tors oder die räumliche Ausdehnung des Kondensatormoduls mes¬ sende Dehnmesseinrichtung (130) aufweist und die Sicherheits¬ einrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie bei Überschrei- ten eines vorgegebenen Maximaldehnungsmesswertes den Sicher¬ heitsbetriebsmodus startet.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnmesseinrichtung an zumindest einen Dehn- messstreifen (200-230) angeschlossen ist, der das Kondensatorgehäuse des zugeordneten Kondensators vollständig um¬ greift .
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich- net, dass die Dehnmesseinrichtung für jeden Kondensator des Kondensatormoduls jeweils zumindest einen Dehnmessstrei¬ fen umfasst.
18 . Anordnung nach Anspruch 16 oder 17 , d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , d a s s die Dehnmes s streifen j eweils in halber
Bauhöhe des jeweils zugeordneten Kondensatorgehäuses angeord¬ net sind.
19. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung in regelmäßigen Abständen den Innenwiderstand und/oder die Kapazität des Kondensatormoduls ermittelt, diese mit vorgege¬ benen Grenzwerten vergleicht und den Sicherheitsbetriebsmodus einleitet, wenn die Messwerte die vorgegebenen Grenzwerte ü- berschreiten .
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung die jeweils gemesse¬ nen Widerstands- und/oder Kapazitätswerte mit abgespeicherten Widerstands- und/oder Kapazitätswerten vorangegangener Betriebsperioden vergleicht und aus diesem Vergleichsergebnis eine Kenngröße (ST6) ermittelt, die den technischen Zustand des Kondensatormoduls charakterisiert.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung eine Kenngröße er- zeugt, die den „State of health" des Kondensatormoduls an¬ gibt .
22. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung zumindest ein Sicherheitsventil (100) umfasst, das sie im
Falle eines Überdrucks innerhalb des Kondensatormoduls öff¬ net .
23. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung elektrische Leckströme der Kondensatoren misst und im Falle des Überschreitens vorgegebener Grenzleckströme den Sicher¬ heitsbetriebsmodus startet.
24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung die Erfassung des Leckstromes am Ende jeder Betriebsphase als Teil des jeweili- gen Abschaltvorganges und/oder in vorgegebenen Stand-by- Zeiten durchführt .
25. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung eine Kurzschlusserfassungseinrichtung umfasst, die die Kondensatoren auf Vorliegen eines Kurzschlusses überwacht und im Falle eines Kurzschlusses den Sicherheitsbetriebsmodus star¬ tet.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlusserfassungseinrichtung die Kurzschlussüberwachung jeweils am Ende einer jeden Betriebsphase als Teil des Abschaltprogramms und/oder in vorgegebenen Stand-by-Zeiten durchführt.
27. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensatormodul eine Stand-by-Betriebsart aufweist, in der die Modulspannung so- weit abgesenkt wird, dass die einzelnen Zellspannungen der im Modul enthaltenen Kondensatoren jeweils unter 2,2 V liegen.
28. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung bei Vorliegen des Sicherheitsbetriebsmodus die Kondensatoren durch eine innerhalb des Kondensatormodulgehäuses oder außer¬ halb des Kondensatormodulgehäuses angeordnete Schaltvorrich¬ tung (160) elektrisch abtrennt.
29. Anordnung dach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung eine Ausgabeeinrichtung (140) umfasst, von der bei Vorliegen eines unsicheren Betriebszustandes ein akustisches und/oder optisches Warnsignal erzeugt wird.
30. Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal kondensatorindividuell, kondensa- torgruppenindividuell oder modulbezogen erzeugt wird.
31. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung bei Erkennen eines Kurzschlusses die zulässige obere Spannungsgrenze des Kondensatormoduls reduziert.
32. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie beim Entladen der Kondensatoren in einen Bremswiderstand (400) der Antriebseinrichtung (300) eingespeist wird.
33. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie beim Entladen der Kondensatoren zum Nachladen von Bordbatterien des Schienenfahrzeuges genutzt wird.
34. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kondensatormodule in Reihe und/oder parallel geschaltet sind und von der Sicherheitseinrichtung (50) überwacht werden.
35. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kondensatormodule in Reihe und/oder parallel geschaltet sind und jeweils von einer individuell zugeordneten Sicherheitseinrichtung überwacht werden.
36. Verfahren zum Betreiben eines Kondensatormoduls (20) mit zumindest einem Kondensator (30), dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des Kondensators oder der Betriebszustand des Kondensatormoduls überwacht wird und im Falle eines als unsicher erkannten Betriebszustandes das Kondensatormodul in einen Sicherheitsbetriebsmodus geschaltet wird.
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