[发明专利]驱动系统和用于控制换挡过程的方法

说明书

本发明涉及轨道车辆的具有多个驱动系的驱动系统，这些驱动系分别具有电驱动机和换挡变速器，该换挡变速器具有至少一个用于实现多个传动比的形状锁合的换挡离合器。在此，电驱动机经由共同的交流变流器来供电。驱动系统的至少一个驱动系具有部分负载换挡元件，用以使形状锁合的换挡离合器上的输入转速与输出转速同步。此外，还提供了一种用于控制相应的换挡过程的方法。

技术领域

本发明涉及驱动系统和用于在电动马达驱动的轨道车辆中控制换挡过程的方法。

背景技术

近日以来，所追求的是为轨道车辆的以电动马达运行的驱动系统装备换挡变速器，从而可以提供多个传动比或挡级。由此，使得电驱动机总是在有利的效率范围内运行，从而得到更低的能耗。轨道车辆的在此提到的电驱动机(它为轨道车辆的驱动提供主要的功率)也被称为牵引马达。

此外，公知有如下的以电动马达驱动的轨道车辆，其中，多个分别配属于一个或者多个驱动车桥或轮组的电动马达经由共同的交流变流器来供电。在此，于是多个电驱动机并联地电联接，使得电驱动机从共同的交流变流器不断地获得相同的转速预定和/或扭矩预定。

由于在制造时的公差并且由于不同的磨损状态，轨道车辆上的不同轮组的轮盘具有不同的直径。由此尽管由共同的交流变流器为多个电驱动机或牵引马达预定了共同的转速预定及扭矩预定，但是在各个轮组上形成略微不同的输出转速。在理论上，据此，由共同的交流变流器预定的统一的驱动转速与各个驱动系上的输出侧的不同的转速相对立。于是，驱动马达上的预定的驱动转速和其中至少一个驱动系的输出转速之间形成转速差。

平衡所描述的转速差的第一种可能性在于，将电动马达实施为异步机。在此，所描述的转速差可以经由并联联接的电动马达中的滑差得以平衡，因为异步机由结构方式决定具有能以依赖于负荷的方式变化的滑差。电动马达的滑差在这里理解为由定子产生的旋转场和转子之间的转速差。

平衡所描述的转速差的第二种可能性由EP 1393950 A2中公知。其中描述了一种用于轨道车辆的驱动底盘，其中，多个并联联接的永励同步马达驱动不同的轮组。在这里，因为并联联接的同步马达以转速不变的方式相联，使得不存在像在异步马达中那样的电滑差离合器。取而代之地，这里应充分利用轮轨接触(Rad-Schinene-Kontakt)的具体特性，其方式是：所描述的轮直径差和因此造成的转速差通过车轮和轨道之间的机械滑差得以补偿。

在所描述的用于平衡多个轮组上的所描述的转速差的两种可能性中，在经由共同的交流变流器和多个电驱动机驱动的驱动系中形成张紧力和机械负荷。

即使在开头所描述的轨道车辆的以电动马达运行的具有换挡变速器的驱动系统中，出于成本原因也应使多个电驱动机经由一个交流变流器来供电。所描述的转速差和由此造成的张紧力也会在这些能切换的驱动系统或驱动系中出现。驱动系中的这类张紧力或拉紧力却在换挡变速器中切换挡级时、尤其是在形状锁合(formschlüssig)的换挡离合器的情况下引发问题。例如，确定的换挡完全不能或者只能延迟地执行，因为要相互嵌合的换挡爪或离合器齿部在接合时以不同的转速旋转。由此可能在换挡爪和离合器齿部上也引起机械损伤。由于轨道车辆的驱动侧的驱动系部分的高惯性力矩和其输出侧的驱动系部分的高惯性力矩，换挡离合器的形状锁合的元件在极端情况下可能在尚未准确同步的换挡过程中就例如因为爪式换挡离合器的个别爪或者所有爪被剪断而已经损坏。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供轨道车辆的具有电驱动机的驱动系统，其中，多个电驱动机经由共同的交流变流器来供电，并且其中，为其中每个提到的驱动机分别配属换挡变速器。此外，还要提供相应的用于在以电动马达驱动的轨道车辆中对至少一个自动化的换挡变速器进行换挡控制的方法。

所描述的任务的解决通过一种轨道车辆的的驱动系统并且通过一种用于在所述的驱动系统中控制换挡过程的方法得以实现。有利的设计方案和改进方案由以下说明中得出。