電池運(yùn)行的軌道車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌道車輛和一種用于運(yùn)行軌道車輛的方法，所述軌道車輛適合于電池運(yùn)行，并且所述軌道車輛包括中間回路電路和電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在驅(qū)動(dòng)軌道車輛時(shí)，尤其是在短途交通的軌道車輛中，從鐵路電網(wǎng)中提取通常750V或1500V的直流電壓。該直流電壓經(jīng)由由扼流圈和中間回路電容器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)濾波器耦合到脈沖逆變器上。脈沖逆變器將中間回路直流電壓轉(zhuǎn)換成用于軌道車輛的馬達(dá)的三相交流電流。在沒有鐵路電網(wǎng)的鐵路部段上，軌道車輛以電池運(yùn)行的方式(能量存儲(chǔ)器通常由存儲(chǔ)電容器和可充電的電池構(gòu)成)行駛。由于在停車站間距短時(shí)頻繁的起動(dòng)過程并且由于能量消耗，通常在小的速度范圍中行駛。在速度小的情況下，由變流器和馬達(dá)構(gòu)成的系統(tǒng)具有差的效率，因?yàn)樵撔孰S著速度下降而變差。因此盡管速度小，電池還是強(qiáng)烈地受負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明基于如下目的:提尚整個(gè)系統(tǒng)的效率進(jìn)而提尚電池的使用壽命。
[0004]所述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求1和7的主題來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)形式在從屬權(quán)利要求的特征中重新得到。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的軌道車輛、尤其是客運(yùn)交通的軌道車輛、尤其是短途交通的軌道車輛適合于電池運(yùn)行。所述軌道車輛包括中間回路電路和包括電池的能量存儲(chǔ)器。此外，能量存儲(chǔ)器能夠包括一個(gè)或多個(gè)電容器。此外，所述軌道車輛包括用于提供中間回路電壓的機(jī)構(gòu)和用于至少在第一和第二電壓水平之間調(diào)節(jié)、尤其是降低和/或提高中間回路電壓的機(jī)構(gòu)，所述第二電壓水平對(duì)應(yīng)于電池電壓。在此，第二電壓水平尤其低于第一電壓水平。第一電壓水平例如為大約750V。第二電壓水平例如為大約450V。尤其有利的是，由可充電的電池和一個(gè)或多個(gè)電容器構(gòu)成的組合用于提供負(fù)載突變。即使軌道車輛僅僅通過出自電容器的能量運(yùn)行，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員也稱其為電池運(yùn)行，只要電池保持可用并且與電容器耦聯(lián)的話。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，軌道車輛在電池運(yùn)行中在第二電壓水平上起動(dòng)。在軌道車輛達(dá)到預(yù)設(shè)的速度時(shí)，進(jìn)一步地將中間回路電壓從第二電壓水平提高到第一電壓水平上。
[0007]此外，軌道車輛進(jìn)一步地適合于鐵路電網(wǎng)運(yùn)行。在鐵路電網(wǎng)運(yùn)行中速度更高的情況下，將中間回路電壓保持在第一電壓水平上。
[0008]在從鐵路電網(wǎng)運(yùn)行切換到電池運(yùn)行的情況下，中間回路電壓從第一電壓水平降低到第二電壓水平上。相應(yīng)地，在從電池運(yùn)行切換到鐵路電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，中間回路電壓從第二電壓水平提升到第一電壓水平上。
[0009]根據(jù)另一個(gè)改進(jìn)形式，軌道車輛具有至少一個(gè)整流器并且除了電池之外還具有至少一個(gè)中間回路電容器。中間回路電容器用于在中間回路電路中進(jìn)行能量緩沖并且用于高動(dòng)態(tài)地提取和/或饋入能量。
[0010]作為用于調(diào)節(jié)、尤其是降低和/或提高中間回路電壓的機(jī)構(gòu)，軌道車輛對(duì)此根據(jù)另一個(gè)改進(jìn)形式包括雙象限變換器作為升壓變換器/降壓變換器。
[0011]用于調(diào)節(jié)、尤其是提高和/或降低中間回路電壓的機(jī)構(gòu)對(duì)此尤其適合于:根據(jù)預(yù)設(shè)的函數(shù)例如線性地調(diào)節(jié)中間回路電壓，尤其是提高和/或降低中間回路電壓。
[0012]電池例如為鋰離子電池、鋰聚合物電池或鎳金屬氫化物電池。所述電池具有例如大約SOAh的容量，這與有效的技術(shù)現(xiàn)狀相關(guān)。未來，在重量相同的情況下，還將期望更高的數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施方式中，電池具有大約46kWh的能量含量。能量含量是能夠在時(shí)間單位中從電池提取的電功率的度量。
【附圖說明】
[0013]本發(fā)明允許大量的實(shí)施方式。根據(jù)下面的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，其中分別示出設(shè)計(jì)方案實(shí)例。附圖中相同的元件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0014]在圖1中關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的軌道車輛的速度ω繪制效率η。此外示出中間回路電壓的關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的軌道車輛的速度ω的變化。
[0015]軌道車輛在電池運(yùn)行中在此處大約為450V的第二電壓水平上起動(dòng)。隨著速度增加，將中間回路電壓Ud從第二電壓水平提高到在此大約為750V的第一電壓水平上，所述中間回路電壓在軌道車輛的預(yù)設(shè)的速度中達(dá)到第一電壓水平。速度在此與馬達(dá)和變流器的效率特征曲線相關(guān)。所述速度在此為大約20km/h。在此，能夠線性地如此處這樣或根據(jù)其他的函數(shù)提高中間回路電壓UD。
[0016]如果軌道車輛低于預(yù)設(shè)速度運(yùn)動(dòng)，那么中間回路電壓Ud再次相應(yīng)地下降。在切換到電池運(yùn)行的情況下同樣適用。如果軌道車輛僅僅以電池運(yùn)行來運(yùn)行，那么其尤其是在停車時(shí)再次充電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適合于電池運(yùn)行的軌道車輛，所述軌道車輛包括中間回路電路和電池，其特征在于，所述軌道車輛具有用于提供中間回路電壓的機(jī)構(gòu)和用于在第一和第二電壓水平之間降低和/或提高所述中間回路電壓的機(jī)構(gòu)，其中所述第二電壓水平對(duì)應(yīng)于電池電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車輛，所述軌道車輛包括雙象限變換器作為用于降低和/或提高所述中間回路電壓的機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車輛，其特征在于，所述第一電壓水平為750V，并且所述第二電壓水平為450V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的軌道車輛，其特征在于，用于提高和/或降低所述中間回路電壓的所述機(jī)構(gòu)適合于根據(jù)預(yù)設(shè)的函數(shù)提高和/或降低所述中間回路電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的軌道車輛，其特征在于，所述軌道車輛包括中間回路電容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的軌道車輛，其特征在于，所述電池具有至少80Ah的容量。
7.一種用于運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的軌道車輛的方法，其特征在于，以電池運(yùn)行的方式進(jìn)行所述軌道車輛的起動(dòng)，其中將中間回路電壓保持在第二電壓水平上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述軌道車輛達(dá)到預(yù)設(shè)的速度時(shí)，將所述中間回路電壓從所述第二電壓水平提高到第一電壓水平上。
9.權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在從鐵路電網(wǎng)運(yùn)行切換到所述電池運(yùn)行的情況下，將所述中間回路電壓從所述第一電壓水平降低到所述第二電壓水平上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在從所述電池運(yùn)行切換到所述鐵路電網(wǎng)運(yùn)行的情況下，將所述中間回路電壓從所述第二電壓水平提高到所述第一電壓水平上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種軌道車輛和用于運(yùn)行軌道車輛的方法，所述軌道車輛適合于電池運(yùn)行，并且所述軌道車輛包括中間回路電路和電池，其中所述軌道車輛包括用于提供中間回路電壓的機(jī)構(gòu)和用于在第一和第二電壓水平之間降低和/或提高中間回路電壓的機(jī)構(gòu)，其中第二電壓水平對(duì)應(yīng)于電池電壓。
【IPC分類】B60L9-22, B61C3-02, B60L15-20, B60L11-18, B60L11-00
【公開號(hào)】CN104619545
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380047878
【發(fā)明人】安德烈亞斯·羅爾芬
【申請(qǐng)人】西門子公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2013年8月14日
【公告號(hào)】DE102012216312A1, EP2872354A2, US20150246615, WO2014040816A2, WO2014040816A3