DE102005058922B4

DE102005058922B4 - Elektrisches Antriebssystem und elektrisches Antriebsverfahren für ein Fahrzeug

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Publication number: DE102005058922B4
Application number: DE102005058922A
Authority: DE
Inventors: Keizo Shimada; Yasuhiro Kiyofuji; Naoshi Sugawara; Kazuhiro Imaie; Shintarou Oku; Takashi Yagyu
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Hitachi Industrial Products Ltd
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2025-12-10
Also published as: JP2006166684A; AU2005242120B2; US7841434B2; US20090218966A1; US20060086547A1; AU2005242120A1; JP4585842B2; DE102005058922A1

Abstract

Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend:
einen ersten Wechselstromgenerator (2), der von dem Motor (1) des Fahrzeugs angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen;
einen Gleichrichter (4) zum Gleichrichten der von dem ersten Wechselstromgenerator (2) erzeugten elektrischen Energie;
einen Inverter (6) zum Umwandeln des Ausgangsstroms des Gleichrichters (4) in einen Wechselstrom;
einen Wechselstrommotor (7), der einerseits von dem Ausgangsstrom des Inverters (6) angetrieben wird und der andererseits von den Rädern (11) des Fahrzeugs in Drehung versetzt wird, die mechanisch mit dem Wechselstrommotor (7) verbunden sind, und der dabei elektrische Energie erzeugt;
einen Widerstand (9) zum Umwandeln der von dem Wechselstrommotor (7) erzeugten elektrischen Energie in thermische Energie,
gekennzeichnet durch:
ein Gebläse (13) zum Kühlen des Widerstands (9); und
einen zweiten Wechselstromgenerator (3), der von dem Motor (1) des Fahrzeugs angetrieben wird, um elektrische Energie zum Antreiben des Gebläses (13) zu erzeugen, wobei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug und ein elektrisches Ansteuerverfahren für ein Fahrzeug.
Um ein Fahrzeug elektrisch anzutreiben, wird oft ein Verbrennungsmotor zum Erzeugen von Antriebsenergie verwendet, der einen Wechselstromgenerator antreibt, der elektrische Energie erzeugt, die dann dazu verwendet wird, einen Elektromotor zum Bewegen des Fahrzeugs anzutreiben. Genauer wird der Wechselstromgenerator vom Verbrennungsmotor angetrieben, um elektrische Energie in Form von Wechselstrom (AC) zu erzeugen, der dann in einem Gleichrichter in einen Gleichstrom (DC) umgewandelt wird. Der Gleichstrom wird einem Inverter zugeführt und im Inverter wieder in einen Wechselstrom (AC) umgewandelt, mit dem ein Wechselstrommotor angetrieben wird, um die Räder des Fahrzeugs über ein Getriebe in Drehung zu versetzen und damit das Fahrzeug zu bewegen.
Zum Verzögern des Fahrzeugs wird der Wechselstrommotor als Generator betrieben und der Inverter als Konverter, der den Wechselstrom aus dem als Generator arbeitenden Wechselstrommotor in einen Gleichstrom umwandelt. Eine solche Technik ist zum Beispiel in der JP 2000224709 A beschrieben. Bei dem genannten Stand der Technik gibt es jedoch Schwierigkeiten bei der Abführung der Energie, die während einer Verzögerung des Fahrzeugs entsteht, wenn das Fahrzeug über eine längere Strecke verzögert wird, weil es zum Beispiel einen Berg hinabfährt. Die dabei erzeugte und abzuführende Energie ist ziemlich groß.
DE 197 11 701 A1 offenbart ein Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1.
DE 101 37 774 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für Hybridfahrzeuge mit einem gattungsgemäßen Antriebssystem.
DE 199 17 665 A1 zeigt einen Hybridantrieb mit zwei elektrischen Generatoren, die entweder parallel oder seriell geschaltet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug und ein elektrisches Ansteuerverfahren für ein Fahrzeug zu schaffen, mit dem es jeweils möglich ist, die während einer Verzögerung erzeugte Energie wirkungsvoll abzuführen, auch wenn diese Energie groß ist, weil zum Beispiel das Fahrzeug einen Berg hinabfährt oder weil das Fahrzeug relativ schwer ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem im Patentanspruch 1 beschriebenen System bzw. dem im Patentanspruch 10 beschriebenen Verfahren gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem elektrischen Antriebssystem wird vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs ein Wechselstromgenerator angetrieben, der elektrische Energie erzeugt, mit der wiederum ein Wechselstrommotor betrieben wird, der die Antriebskraft an den Rädern des Fahrzeugs erzeugt. Während einer Verzögerung des Fahrzeugs wird der Wechselstrommotor als Generator betrieben, der die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt. Zum Absorbieren der im Verzögerungszustand von dem als Generator arbeitenden Wechselstrommotor erzeugten elektrischen Energie ist ein Verzögerungswiderstand vorgesehen. Der Verzögerungswiderstand wird von einem Wechselstromgebläse gekühlt.
Erfindungsgemäß wird der elektrische Antriebsmotor des Fahrzeugs so betrieben, daß er elektrische Energie erzeugt und als mechanische Last auf die Drehung der Räder wirkt. Die vom Antriebsmotor dabei erzeugte elektrische Energie wird in einem Widerstand in thermische Energie umgewandelt.
Das heißt, es ist ein mit Luft zwangsgekühlter Widerstand vorgesehen, der die elektrische Energie aufnimmt, die bei einer Verzögerung entsteht. Koaxial zum Haupt-Wechselstromgenerator ist außerdem antriebsseitig ein Hilfs-Wechselstromgenerator vorgesehen, und ein mit einem Gebläse verbundener Inverter wird vorzugsweise mit dem Ausgangsstrom des Hilfsgenerators derart betrieben, daß das Gebläse den Verzögerungswiderstand kühlt.
Da die bei einer Verzögerung des Fahrzeugs erzeugte elektrische Energie erfindungsgemäß in thermische Energie umgewandelt wird, die an die Luft abgegeben wird, ist die vorliegende Erfindung besonders dann wirkungsvoll, wenn die Verzögerung über eine längere Zeit erfolgt. Die Wirksamkeit der Ansteuerung wird dadurch verbessert.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1 eine Blockdarstellung einer Ausführungsform eines elektrischen Ansteuersystems für ein Fahrzeug;
2 eine Blockdarstellung einer anderen Ausführungsform eines elektrischen Ansteuersystems für ein Fahrzeug mit einem Gleichstromgebläse;
3 eine Blockdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Ansteuersystems für ein Fahrzeug mit einem Transformator anstelle eines Hilfsgenerators;
4 eine Blockdarstellung einer weiteren Ausführungsform des in der 3 gezeigten elektrischen Ansteuersystems für ein Fahrzeug, wobei anstelle eines Inverters für das Gebläse ein Schalter verwendet wird;
5 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Hauptgenerators und eines Hilfsgenerators bei der Ausführungsform der 1;
6A und 6B zeigen eine Ausführungsform eines Steuerverfahrens für ein Wechselstromgebläse, wobei die 6A ein Zeitdiagramm ist und die 6B ein Flußdiagramm für den Ablauf der Vorgänge bei dem Steuerverfahren;
7A und 7B zeigen eine andere Ausführungsform eines Steuerverfahrens für ein Wechselstromgebläse, wobei das Wechselstromgebläse auch noch nach einer Verzögerung weiter betrieben wird und wobei die 7A ein Zeitdiagramm ist und die 7B ein Flußdiagramm für den Ablauf der Vorgänge bei dem Steuerverfahren; und
8A und 8B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Steuerverfahrens für ein Wechselstromgebläse, wobei das Wechselstromgebläse bereits vor einer Verzögerung betrieben wird und wobei die 8A ein Zeitdiagramm ist und die 8B ein Flußdiagramm für den Ablauf der Vorgänge bei dem Steuerverfahren.
Im folgenden werden einige Ausführungsformen eines Systems und eines Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Fahrzeugs anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Bei einer ersten Ausfuhrungsform eines elektrischen Antriebssystems für ein Fahrzeug umfaßt das elektrische Antriebssystem ein Gebläse zum Kühlen eines Verzögerungswiderstands. Das Gebläse wird von einem zugehörigen Inverter betrieben, der von einem Hilfs-Wechselstromgenerator, der koaxial zu einem Haupt-Wechselstromgenerator angeordnet ist, mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Hilfsgenerator wird so gesteuert, daß er unabhängig von der Drehzahl des Motors eine konstante Ausgangsspannung abgibt, so daß der Verzögerungswiderstand unabhängig von der Drehzahl des Motors und den Bedingungen für den Hauptgenerator immer unter optimalen Kühlbedingungen gekühlt wird.
Wie insbesondere in der 1 gezeigt, werden der Haupt-Wechselstromgenerator 2 und der Hilfs-Wechselstromgenerator 3 von einem Verbrennungsmotor 1 angetrieben. Der Ausgangsstrom des Hauptgenerators 2 wird in einem Gleichrichter 4 in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Der Gleichstrom wird einem Inverter 6 zugeführt. Der Inverter 6 wandelt den Gleichstrom in einen Wechselstrom (AC) um, mit dem ein Wechselstrommotor 7 betrieben wird. Der Ausgang (die Abtriebswelle) des Wechselstrommotors 7 ist mit den Rädern 11 des Fahrzeugs gekoppelt, um das Fahrzeug zu bewegen.
Bei einer Verzögerung wird der Wechselstrommotor 7 als Generator betrieben. Der Inverter 6 arbeitet dann als Konverter, der den Wechselstrom aus dem als Generator betriebenen Wechselstrommotor 7 in einen Gleichstrom umwandelt. Ein Schalter 8 wird eingeschaltet, so daß der Gleichstrom von einem Verzogerungswiderstand 9 aufgenommen wird. Mit anderen Worten wird damit die kinetische Energie des Fahrzeugs in thermische Energie umgewandelt, um das Fahrzeug zu verzögern. Der Ausgangsstrom des Hilfsgenerators 3 wird dabei dazu verwendet, über einen Inverter 12 ein Wechselstromgebläse 13 zu betreiben. Das Wechselstromgebläse 13 kühlt den Verzögerungswiderstand 9.
Wie in der 5 gezeigt, können der Hauptgenerator 2 und der Hilfsgenerator 3 dadurch zur Verringerung der Größe integriert werden, daß der Rotor 24 des Hauptgenerators 2 und der Rotor 27 des Hilfsgenerators 3 auf einer gemeinsamen Welle 21, der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 1, angeordnet werden und der Stator 26 des Hauptgenerators 2 und der Stator 29 des Hilfsgenerators 3 in einem gemeinsamen Gehäuse 23 angeordnet werden. Da die beiden Generatoren 2 und 3 elektrisch voneinander unabhängig sind, kann der Hauptgenerator 2, der die größere Kapazität hat, eine höhere Spannung erzeugen, während der Hilfsgenerator 3 mit der geringeren Kapazität eine niedrigere Spannung erzeugt. Im Ergebnis können für den Inverter 12 und das diesem nachgeschaltete Gebläse 13 Mehrzweckprodukte verwendet werden, die für eine niedrige Spannung ausgelegt sind.
Zurück zur 1. Zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1 und des Hauptgenerators 2 nimmt eine Steuereinheit 51 von einem Fahrpedal-Positionssensor 61 ein Fahrpedal-Positionssignal auf und von einem Verzögerungserfassungssensor 62 ein Verzögerungssignal, um Steuersignale zum Steuern des Verbrennungsmotors 1, des Hauptgenerators 2, des Hilfsgenerators 3, des Gleichrichters 4, des Inverters 6, des Wechselstrommotors 7 und des Schalters 8 zu erzeugen, wie es in der 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Insbesondere werden die Solldrehzahl für den Motor 1 und der Sollwert für die Spannung des Hauptgenerators 2 entsprechend der Position des Fahrpedals berechnet sowie die dazu passende Ausgangsfrequenz des Inverters 6 für den Wechselstrommotor 7. Der Verbrennungsmotor 1 wird derart mit Kraftstoff versorgt, daß er die Solldrehzahl erreicht. Der Erregerstrom für den Hauptgenerator 2 wird so gesteuert, daß der Hauptgenerator 2 die Sollspannung abgibt. Mit anderen Worten werden die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und die Ausgangsspannung des Hauptgenerators 2 so gesteuert bzw. geregelt, daß der Motor 1 und der Hauptgenerator 2 unter optimalen Bedingungen betrieben werden. Wenn zum Beispiel für das Fahrzeug die maximale Antriebskraft gefordert wird, wird der Verbrennungsmotor 1 mit seiner maximalen Drehzahl betrieben, und der Erregerstrom für den Hauptgenerator 2 wird so gesteuert, daß die Ausgangsspannung des Generators 2 auf die Maximalspannung ansteigt. Wenn andererseits keine Antriebskraft gefordert ist, wird der Motor 1 auf seine minimale Drehzahl gebracht, und der Erregerstrom für den Hauptgenerator 2 wird so gesteuert, daß sich die Ausgangsspannung des Generators 2 auf die Minimalspannung verringert.
Beim Hilfsgenerator 3 wird demgegenüber der Erregerstrom so gesteuert, daß er auch dann immer eine konstante Ausgangsspannung abgibt, wenn sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 ändert. Auf diese Weise kann das Verzögerungssystem unabhängig vom Zustand des Antriebssystems betrieben werden. Wenn zum Beispiel das Verzögerungspedal gedrückt wird, während das Fahrzeug mit der maximalen Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 läuft, ändert sich die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 von der maximalen Drehzahl auf die minimale Drehzahl. Dabei wird der Hilfsgenerator 3 so gesteuert, daß die Ausgangsspannung konstant bleibt, und die Ausgangsfrequenz des Inverters 12 wird so gesteuert, daß sie konstant ist, so daß das Gebläse 13 immer in einem stabilen Kühlbetrieb ist und bleibt. Am Ausgang des Hilfsgenerators 3 wird so unabhängig vom Zustand des Systems immer eine konstante niedrige Wechselspannung erzeugt. Diese kann immer dann genutzt werden, wenn eine Hilfsenergieversorgung erforderlich ist, zum Beispiel als Energieversorgung für eine eingebaute Heizung. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist somit, daß eine wirkungsvolle Hilfsenergieversorgung zur Verfügung steht. Da für den Antrieb des Gebläses 13 zum Kühlen des Verzögerungswiderstands 9 ein Wechselstrommotor verwendet werden kann, vereinfacht sich die Wartung für das Gebläse, was ein weiterer Vorteil der Ausführungsform ist.
Der Inverter 6 wird durch Berechnen eines Stromsollwertes für ein bestimmtes Drehmoment, eines Sollwertes für den Erregerstrom und eines Sollwertes für die Drehzahl auf der Basis des Motorstroms und der Drehzahl des Wechselstrommotors 7 so gesteuert, daß ein Drehmoment-Sollwert erreicht wird.
Die 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Antriebssystems. Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die Teile, die sich von denen bei der Ausführungsform der 1 unterscheiden. Da die übrigen Teile im wesentlichen die gleichen sind wie bei der Ausführungsform der 1, werden sie hier nicht noch einmal beschrieben. Bei der Ausführungsform der 2 gibt es keinen Hilfsgenerator 3 und keinen Inverter 12 für das Gebläse 13, und das Wechselstromgebläse 13 ist durch ein Gleichstromgebläse 14 ersetzt. Das Gleichstromgebläse 14 wird mittels eines Zwischenabgriffs am Verzögerungswiderstand 9 mit elektrischer Energie versorgt. Da gegenüber der Ausführungsform der 1 der Hilfsgenerator und der Inverter für das Gebläse entfallen, ist die Schaltung für die Ausführungsform der 2 einfacher. Wenn der Schalter 8 eingeschaltet wird, um eine Spannung an den Verzögerungswiderstand 9 anzulegen, setzt sich das Gleichstromgebläse 14 automatisch in Bewegung. Wenn der Schalter 8 wieder abgeschaltet wird und am Verzögerungswiderstand 9 keine Spannung mehr anliegt, stoppt automatisch auch das Gleichstromgebläse 14. Das Gebläse wird somit zusammen mit dem Verzögerungswiderstand 9 vom Schalter 8 gesteuert, so daß sich hier die Steuerung vereinfacht.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Antriebssystems. Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die Teile, die sich von denen bei den vorstehenden Ausführungsformen unterscheiden. Die übrigen Teile sind im wesentlichen die gleichen. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der 1 wird bei der Ausführungsform der 3 der Inverter 12 für das Gebläse 13 vom Hauptgenerator 2 über einen Transformator 15 mit elektrischer Energie versorgt und nicht von einem Hilfsgenerator. Da gegenüber der Ausführungsform der 1 der Hilfsgenerator entfällt, verringern sich die Kosten. Da bei der vorliegenden Ausführungsform Änderungen in der Ausgangsspannung des Hauptgenerators 2 Änderungen in der Eingangsspannung des Inverters 12 für das Gebläse 13 zur Folge haben, ist die vorliegende Ausführungsform besonders für jene Fälle geeignet, bei denen sich die Ausgangsspannung des Hauptgenerators 2 nicht ändert.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Antriebssystems. Die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die Teile, die sich von denen bei den vorstehenden Ausführungsformen unterscheiden. Die übrigen Teile sind im wesentlichen die gleichen. Anstelle des Inverters 12 für das Gebläse 13 bei der Ausführungsform der 3 ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Schalter 16 vorgesehen. Durch das Ersetzen des Inverters für das Gebläse durch den Schalter 16 können sich die Kosten verringern. Da dabei jedoch das Wechselstromgebläse 13 mit einer Spannung versorgt wird, die proportional zur Ausgangsspannung des Hauptgenerators 2 ist und die die gleiche Frequenz hat wie die Ausgangsfrequenz des Hauptgenerators 2, ist die vorliegende Ausführungsform besonders für jene Fälle geeignet, bei denen sich die Ausgangsspannung und die Ausgangsfrequenz des Hauptgenerators 2 nicht ändern.
Die 6A und 6B zeigen anhand eines Zeitdiagramms und eines Flußdiagramms eine Ausführungsform für ein Verfahren zum Steuern des Wechselstromgebläses 13 bei den Ausführungsformen der 1, 3 und 4.
Im Schritt 601 wird festgestellt, ob das Fahrzug im Verzögerungszustand ist. Die Steuereinheit 51 stellt den Verzögerungszustand des Fahrzeugs auf der Basis des Signals vom Verzögerungserfassungssensor 62 am Verzögerungspedal fest. Wenn das Fahrzug im Verzögerungszustand ist, wird im Schritt 603 durch die Ausgabe eines Steuersignals an den Inverter 12 von der Steuereinheit 51 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 in Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 in Betrieb zu setzen. Wenn sich das Fahrzeug nicht im Verzögerungszustand befindet, wird im Schritt 602 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 außer Betrieb gesetzt bzw. bleibt in Betrieb, um das Gebläse 13 zu stoppen. Die vorstehende Beschreibung bezieht sich zwar auf den Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1, bei den Konfigurationen der 3 und 4 lassen sich jedoch die gleichen Operationen ausführen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Wechselstromgebläse 13 nur während der Verzögerung betrieben. Die Wirksamkeit ist erhöht, da sich das Wechselstromgebläse 13 nur für die minimal erforderliche Zeit in Betrieb befindet.
Die 7A und 7B zeigen anhand eines Zeitdiagramms und eines Flußdiagramms eine andere Ausführungsform für ein Verfahren zum Steuern des Wechselstromgebläses 13 bei den Ausführungsformen der 1, 3 und 4. Es erfolgt nur eine Erläuterung jener Teile der vorliegenden Ausführungsform, die sich von der vorstehenden Ausführungsform unterscheiden.
Im Schritt 701 wird festgestellt, ob das Fahrzug im Verzögerungszustand ist. Wenn das Fahrzug im Verzögerungszustand ist, wird im Schritt 706 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 in Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 in Betrieb zu setzen. Wenn sich das Fahrzeug nicht im Verzögerungszustand befindet, wird im Schritt 702 festgestellt, ob das Gebläse 13 in Betrieb ist. Wenn das Gebläse 13 nicht in Betrieb ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 701 zurück. Wenn das Gebläse 13 in Betrieb ist, wird im Schritt 703 eine Zeitspanne ta (Sekunden) gewartet. Dann wird im Schritt 704 erneut festgestellt, ob sich das Fahrzeug im Verzögerungszustand befindet. Wenn das Fahrzeug im Verzögerungszustand ist, wird im Schritt 706 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 in Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 zu betreiben. Wenn das Fahrzeug nicht im Verzögerungszustand ist, wird im Schritt 705 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 außer Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 zu stoppen. Die vorstehende Beschreibung bezieht sich zwar auf den Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1, bei den Konfigurationen der 3 und 4 lassen sich jedoch die gleichen Operationen ausführen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Wechselstromgebläse 13 nicht nur während der Verzögerungszeit betrieben, sondern auch für eine bestimmte Zeitspanne ta (7A) nach dem Ende der Verzögerung. Durch das Weiterbetreiben des Gebläses 13 über die Verzögerungszeit hinaus und über die Zeit hinaus, in der im Verzögerungswiderstand 9 Wärme erzeugt wird, kann die im Verzögerungswiderstand 9 befindliche Restwärme abgeführt werden, um ein übermäßiges Aufheizen nach dem Ende der Verzögerungszeit zu verhindern. Auf diese Weise erreicht der Verzögerungswiderstand 9 eine höhere Lebensdauer.
Die 8A und 8B zeigen anhand eines Zeitdiagramms und eines Flußdiagramms eine weitere Ausführungsform für ein Verfahren zum Steuern des Wechselstromgebläses 13 bei den Ausführungsformen der 1, 3 und 4. Es erfolgt nur eine Erläuterung jener Teile der vorliegenden Ausführungsform, die sich von den vorstehenden Ausführungsformen unterscheiden.
Im Schritt 801 wird festgestellt, ob das Fahrzug im Beschleunigungszustand ist. Wenn das Fahrzug im Beschleunigungszustand ist, wird im Schritt 803 festgestellt, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im wesentlichen Null ist. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht im wesentlichen Null ist, wird im Schritt 803 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 in Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 in Betrieb zu setzen.
Wenn im Schritt 801 dagegen festgestellt wird, daß sich das Fahrzeug nicht im Beschleunigungszustand befindet, oder wenn im Schritt 803 festgestellt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen Null ist, geht der Ablauf zum Schritt 802 weiter. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird auf der Basis der Drehzahl des Wechselstrommotors 7, die von einem Drehzahlsensor (nicht gezeigt) erfaßt wird, dem Getriebe-Übersetzungsverhältnis und dem Raddurchmesser berechnet.
Im Schritt 802 wird festgestellt, ob das Gebläse 13 in Betrieb ist oder nicht. Wenn es nicht in Betrieb ist, kehrt der Ablauf zum Schritt 801 zurück. Wenn das Gebläse 13 in Betrieb ist, bleibt es im Schritt 804 für eine Zeitspanne ta (Sekunden) weiter in Betrieb. Dann wird im Schritt 805 erneut festgestellt, ob sich das Fahrzeug im Beschleunigungszustand befindet. Der Beschleunigungszustand wird festgestellt, wenn der Beschleunigungswert über einem vorgegebenen Wert liegt. Der Beschleunigungswert kann durch eine Differentiation der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden. Wenn das Fahrzeug im Beschleunigungszustand ist, wird im Schritt 807 festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen Null ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht im wesentlichen Null ist, wird im Schritt 808 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 in Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 in Betrieb zu setzen. Wenn dagegen die Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen Null ist, wird im Schritt 806 zum Beispiel der Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1 außer Betrieb gesetzt, um das Gebläse 13 anzuhalten. Wenn im Schritt 805 festgestellt wird, daß sich das Fahrzeug nicht im Beschleunigungszustand befindet, wird auf ähnliche Weise das Gebläse 13 im Schritt 806 gestoppt.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich zwar auf den Inverter 12 für das Gebläse 13 der 1, bei den Konfigurationen der 3 und 4 lassen sich jedoch die gleichen Operationen ausführen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Wechselstromgebläse 13 betrieben, wenn sich das Fahrzeug nicht im Beschleunigungszustand befindet und wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht im wesentlichen Null ist. Das Wechselstromgebläse 13 wird angehalten, nachdem es für eine bestimmte Zeit ta (8B) weiterbetrieben wurde, nachdem das Fahrzeug nicht mehr im Beschleunigungszustand ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen Null ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform beginnt das Wechselstromgebläse 13 zu arbeiten, wenn der Beschleunigungszustand endet. Das Wechselstromgebläse 13 dreht sich also bereits, wenn die Verzögerungsoperation beginnt. Auf diese Weise ist es möglich, die geringe Luftzufuhr bei Beginn der Drehung des Gebläses 13 am Anfang der Verzögerungsoperation auszugleichen. Durch das Weiterbetreiben des Gebläses 13 nach dem Ende der Verzögerungsoperation, wenn der Verzögerungswiderstand 9 keine Wärme mehr erzeugt, kann die im Verzögerungswiderstand 9 verbliebene Restwärme abgeführt werden, um ein übermäßiges Aufheizen nach dem Ende der Verzögerung zu verhindern. Es ist daher zu erwarten, daß sich die Lebensdauer des Verzögerungswiderstands erhöht.
Die vorstehende Beschreibung umfaßt eine Ausführungsform, bei der sich zwischen dem Wechselstrommotor 7 und den Rädern 11 des Fahrzeugs ein Getriebe 10 befindet. Die beschriebene Vorgehensweise kann jedoch auch auf ein Direktantriebssystem angewendet werden, bei dem es kein Getriebe 10 gibt.

Claims

Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen ersten Wechselstromgenerator (2), der von dem Motor (1) des Fahrzeugs angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen; einen Gleichrichter (4) zum Gleichrichten der von dem ersten Wechselstromgenerator (2) erzeugten elektrischen Energie; einen Inverter (6) zum Umwandeln des Ausgangsstroms des Gleichrichters (4) in einen Wechselstrom; einen Wechselstrommotor (7), der einerseits von dem Ausgangsstrom des Inverters (6) angetrieben wird und der andererseits von den Rädern (11) des Fahrzeugs in Drehung versetzt wird, die mechanisch mit dem Wechselstrommotor (7) verbunden sind, und der dabei elektrische Energie erzeugt; einen Widerstand (9) zum Umwandeln der von dem Wechselstrommotor (7) erzeugten elektrischen Energie in thermische Energie, gekennzeichnet durch: ein Gebläse (13) zum Kühlen des Widerstands (9); und einen zweiten Wechselstromgenerator (3), der von dem Motor (1) des Fahrzeugs angetrieben wird, um elektrische Energie zum Antreiben des Gebläses (13) zu erzeugen, wobei der erste Wechselstromgenerator (2) und der zweite Wechselstromgenerator (3) koaxial auf der Ausgangswelle (21) des Motors (1) in einem gemeinsamen Gehäuse (23) angeordnet sind.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner mit einem zweiten Inverter (12) zum Umwandeln des Ausgangsstroms des zweiten Wechselstromgenerators (3), wobei der Ausgang des zweiten Inverters (12) mit dem Gebläse (13) verbunden ist.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der zweite Wechselstromgenerator (3) so gesteuert wird, daß er unabhängig von der Drehzahl des Motors (1) eine konstante Spannung erzeugt.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Antriebskraft dadurch an die Räder (11) gebracht wird, daß der Wechselstrommotor (7) über ein Getriebe (10) oder direkt mit den Rädern verbunden ist.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Wechselstrommotor (7) über einen Schalter (8) dann mit dem Widerstand (9) verbunden wird, wenn der Wechselstrommotor (7) von den Rädern angetrieben wird und elektrische Energie erzeugt.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, ferner mit einem zweiten Elektromotor zum Kühlen des Widerstands (9), wobei der zweite Elektromotor mit der elektrischen Energie betrieben wird, die von dem Wechselstrommotor (7) erzeugt wird.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei das System feststellt, ob das Fahrzeug im Verzögerungszustand ist, wobei der Widerstand (9) gekühlt wird, wenn das Fahrzeug im Verzögerungszustand ist.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 7, wobei das System feststellt, ob der Widerstand (9) gekühlt wird, und das System feststellt, ob das Fahrzeug im Verzögerungszustand ist, nachdem es eine vorgegebene Zeitspanne (ta) gewartet hat, wenn der Widerstand (9) gekühlt wird.
Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei das System feststellt, ob das Fahrzeug im Beschleunigungszustand ist, und das System feststellt, ob das Fahrzeug im Verzögerungszustand ist, wenn das Fahrzeug nicht im Beschleunigungszustand ist.
Elektrisches Antriebsverfahren für ein Fahrzeug, mit folgenden Schritten: Gleichrichten der von einem ersten Wechselstromgenerator (2), der von dem Motor (1) des Fahrzeugs angetrieben wird, erzeugten elektrischen Energie; Umwandeln des gleichgerichteten Ausgangsstroms in einem Inverter (6) in einen Wechselstrom; Betreiben eines Wechselstrommotors (7) mit dem umgewandelten Ausgangsstrom, um die Räder (11) des Fahrzeugs in Drehung zu versetzen; Betreiben des Wechselstrommotors (7) derart, daß er elektrische Energie erzeugt und als mechanische Last auf die Räder (11) wirkt; Umwandeln der von dem Wechselstrommotor (7) erzeugten elektrischen Energie in thermische Energie durch einen Widerstand (9); gekennzeichnet durch: Abführen der Wärme durch ein Gebläse (13) zum Kühlen des Widerstands (9); und Antreiben des Gebläses (13) durch einen zweiten Wechselstromgenerator (3), der von dem Motor (1) des Fahrzeugs angetrieben wird, um elektrische Energie zum zu erzeugen, wobei der erste Wechselstromgenerator (2) und der zweite Wechselstromgenerator (3) koaxial auf der Ausgangswelle (21) des Motors (1) in einem gemeinsamen Gehäuse (23) angeordnet sind.