Schienenfahrzeug mit einer Batterieanordnung

Die Erfindung betri f ft ein Schienenfahrzeug mit einer Batterieanordnung, bei dem die Batterieanordnung als Traktionsbatterie für eine Zwischenspeicherung von elektrischer Energie für einen Antrieb des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist .

Derartige Batterieanordnungen sind üblicherweise in Form eines sogenannten „Traktionsbatteriegerüstes" im Schienenfahrzeug, oft als Zusatzausstattung, eingebaut .

Diese optionale Batterieanordnung stellt hinsichtlich des Gewichts und des Schwerpunkts eine große Heraus forderung bei der Planung und beim Aufbau von Schienenfahrzeugen unterschiedlicher Bau-Plattformen dar .

Dabei müssen das erhebliche Mehrgewicht der Batterieanordnung, die im Bereich von derzeit 2 , 5 - 4 , 5 Tonnen liegt , sowie der dadurch bedingte Schwerpunkt-Versatz berücksichtigt werden, was die Einbaubarkeit von Batterielösungen für eine geplante Batterie-basierte Traktion als Zusatzausrüstung stark einschränkt .

Wird ein Traktionsbatteriegerüst als Zusatzausstattung in einem Schienenfahrzeug eingebaut , muss der Schwerpunkt-Versatz aufgrund des hohen Gewichts der Batterieanordnung mit Hil fe von zusätzlichem Trimmballast im Schienenfahrzeug ausgeglichen werden . Auch diese Notwendigkeit schränkt die Einbaubarkeit von Batterielösungen für eine geplante Batterie-basierte Traktion als Zusatzausrüstung stark ein .

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Schienenfahrzeug mit einer Batterieanordnung anzugeben, das die Einbaubarkeit einer Batterielösung für eine geplante Batterie-basierte Traktion als Zusatzausrüstung verbessert . Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .

Die Erfindung betri f ft ein Schienenfahrzeug mit einer Batterieanordnung, bei dem die Batterieanordnung als Traktionsbatterie für eine Zwischenspeicherung von elektrischer Energie für einen Antrieb des Schienenfahrzeugs ausgebildet ist .

Erfindungsgemäß weist die Batterieanordnung zumindest einen Batteriestrang auf , der zur Energiezwischenspeicherung ausgebildet ist . Zusätzlich weist die Batterieanordnung ein Batteriekontrollmodul auf , das mit dem Batteriestrang verbunden und zur Steuerung der Energiezwischenspeicherung im Batteriestrang ausgebildet ist . Sowohl der Batteriestrang als auch das Batteriekontrollmodul sind als Bestandteile des Schienenfahrzeugs in voneinander getrennten j eweiligen Gerüsten angeordnet .

In einer bevorzugten Weiterbildung sind das Batteriekontrollmodul und der Batteriestrang in ihren j eweiligen Gerüsten räumlich getrennt voneinander als Bestandteile des Schienenfahrzeugs angeordnet .

In einer bevorzugten Weiterbildung sind das Batteriekontrollmodul und/oder der Batteriestrang in ihren j eweiligen Gerüsten

- im Maschinenraum des Schienenfahrzeugs , und/oder

- im Unterflurbereich des Schienenfahrzeugs , und/oder

- im Dachbereich des Schienenfahrzeugs angeordnet .

In einer bevorzugten Weiterbildung weist sowohl der Batteriestrang als auch das Batteriekontrollmodul in ihrem j eweiligen Gerüst ein j eweiliges , vorbestimmtes Gewicht auf .

In einer bevorzugten Weiterbildung sind das Gerüst des Batteriestrangs und das Gerüst des Batteriekontrollmoduls in Bezug auf das Schienenfahrzeug und in Bezug auf weitere Komponenten des Schienenfahrzeugs weitgehend Schwerpunkts-neutral angeordnet .

In einer bevorzugten Weiterbildung wird bzw . ist durch die Gewichtsverteilung von Komponenten des Schienenfahrzeugs und der Gerüste der Batterieanordnung der Schwerpunkt des Schienenfahrzeugs an den geometrischen Mittelpunkt des Schienenfahrzeugs angenähert .

In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Batteriekontrollmodul zusätzlich für eine Steuerung einer Kühlung des Batteriestrangs ausgebildet .

In einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt über das Batteriekontrollmodul eine Verschaltung des Batteriestrangs bzw . eine parallele Verschaltung mehrerer Batteriestränge , um die Energiezwischenspeicherung zu realisieren .

In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Batteriekontrollmodul eine Schnittstelle zum Schienenfahrzeug auf , über die eine Energieaufnahme und eine Energieabgabe zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Batteriestrang im Rahmen der Energiezwischenspeicherung durchgeführt wird .

In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Batteriekontrollmodul eine Schnittstelle zum Batteriestrang auf , über die eine Energieaufnahme und eine Energieabgabe zwischen dem Schienenfahrzeug und dem Batteriestrang im Rahmen der Energiezwischenspeicherung durchgeführt wird .

Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen modularen Aufbau der Batterieanordnung, mit deren Komponenten Batteriekontrollmodul und Batteriestrang ein Schwerpunkts-neutraler bzw . Schwerpunkts-steuernder Einbau im bzw . am Schienenfahrzeug ermöglicht wird . Durch die vorliegende Erfindung wird eine modulare Anpassung der Batterieanordnung an verschiedene Schienenfahrzeug- Plattformen ermöglicht .

Durch die vorliegende Erfindung wird beim Schienenfahrzeug bislang notwendiger Trimmballast vermieden . Damit wird es möglich, insgesamt leichtere Schienenfahrzeuge herzustellen, deren Reichweite wiederum gesteigert wird .

Durch die vorliegende Erfindung wird ermöglicht , eine gewünschte Kapazität der Traktionsbatterieausrüstung durch die Anzahl der Batteriestränge optimiert zu skalieren .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beispielhaft erläutert . Dabei zeigt :

FIG 1 die vorliegende Erfindung in einer prinzipiellen Über- sichtsdarstellung, und

FIG 2 mit Bezug auf FIG 1 eine Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Schwerpunkts-Anpassung bei einem Schienenfahrzeug .

FIG 1 zeigt die vorliegende Erfindung in einer prinzipiellen Übe r s ich ts dar Stellung .

Ein Schienenfahrzeug SFZ weist eine Batterieanordnung auf , die als Traktionsbatterie für eine Zwischenspeicherung von elektrischer Energie für einen Antrieb des Schienenfahrzeugs SFZ ausgebildet ist .

Die Batterieanordnung weist Batteriestränge BS 1 bis BSn auf , die zur Energiezwischenspeicherung ausgebildet sind .

Die Batterieanordnung weist ein Batteriekontrollmodul BCM auf , das mit den Batteriesträngen BS 1 bis BSn über eine Schnittstelle SSBS verbunden ist . Über diese wird eine Energieaufnahme und eine Energieabgabe zwischen dem Schienenfahr- zeug SFZ und den Batteriesträngen BS 1 bis BSn im Rahmen der Energiezwischenspeicherung durchgeführt .

Über das Batteriekontrollmodul BCM sind die Batteriestränge BS 1 bis BSn parallel miteinander verschaltet , um die Energiezwischenspeicherung zu realisieren .

Das Batteriekontrollmodul BCM ist zur Steuerung der Energiezwischenspeicherung in den Batteriesträngen BS 1 bis BSn ausgebildet .

Zusätzlich ist das Batteriekontrollmodul für eine Steuerung einer Kühlung der Batteriestränge BS 1 bis BSn ausgebildet .

Das Batteriekontrollmodul BCM weist eine Schnittstelle SSFZ zum Schienenfahrzeug auf , über die eine Energieaufnahme und eine Energieabgabe zwischen dem Schienenfahrzeug SFZ und dem Batteriestrang im Rahmen der Energiezwischenspeicherung durchgeführt wird .

FIG 2 zeigt mit Bezug auf FIG 1 eine Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Schwerpunkts-Anpassung beim Schienenfahrzeug SFZ .

Die zugehörige Tabelle zeigt in einer ersten Spalte unterschiedliche Bauformen des Schienenfahrzeugs SFZ , nämlich

- eine AC-Variante , bei der das Schienenfahrzeug SFZ als Primärantrieb Wechselstrom aus einer Oberleitung entnimmt und zum Antrieb verwendet ,

- eine MS-Variante , bei der das Schienenfahrzeug SFZ als Primärantrieb Wechselstrom oder Gleichstrom aus einer Oberleitung entnimmt und zum Antrieb verwendet , und

- eine DC-Variante , bei der das Schienenfahrzeug SFZ als Primärantrieb Gleichstrom aus einer Oberleitung entnimmt und zum Antrieb verwendet .

Die zugehörige Tabelle zeigt in einer zweiten Spalte eine Draufsicht eines Maschinenraums MR der j eweiligen Variante des Schienenfahrzeugs SFZ , wobei das Schienenfahrzeugs SFZ lediglich den Primärantrieb aufweist .

Die zugehörige Tabelle zeigt in einer dritten Spalte eine Draufsicht des Maschinenraums MR der j eweiligen Variante des Schienenfahrzeugs SFZ , wobei das Schienenfahrzeugs SFZ neben dem Primärantrieb zusätzlich eine Batterieanordnung BAT aufweist , die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist .

Zu sehen sind in den einzelnen Zellen der Tabelle Batteriestränge BS 1 bis BS4 und ein Batteriekontrollmodul BCM, die in voneinander getrennten j eweiligen Gerüsten im Maschinenraum MR des Schienenfahrzeugs SFZ angeordnet sind .

Jeder Batteriestrang BS 1 bis BS4 und das Batteriekontrollmodul BCM weisen in ihren j eweiligen Gerüsten ein j eweiliges , vorbestimmtes Gewicht auf .

Die Gerüste der Batteriestränge BS 1 bis BS4 und das Gerüst des Batteriekontrollmoduls BCM sind in Bezug auf das Schienenfahrzeug SFZ und in Bezug auf weitere Komponenten KOMP des Schienenfahrzeugs SFZ weitgehend Schwerpunkts-neutral im Maschinenraum MR des Schienenfahrzeugs SFZ positioniert bzw . angeordnet .

Durch diese Gewichtsverteilung der Komponenten KOMP des Schienenfahrzeugs SFZ und der Gerüste der Batterieanordnung BS 1 bis BS4 und BCM wird der Schwerpunkt des Schienenfahrzeugs SFZ an den geometrischen Mittelpunkt des Schienenfahrzeugs SFZ in der gezeigten Draufsicht angenähert .