DE1413612C - Steuervorrichtung für die Kontakte eines Widerstandsstufenschalters eines Kollektormotors eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

während eines Anfahrvorganges mehrmals wirksam wird. Dadurch wird in rationeller Weise erreicht, daß mit einer bestimmten Anzahl von Widerständen eine größere Anzahl von Widerstandsstufen geschaltet werden kann.

Es ist weiterhin sehr zweckmäßig, eine Motorstrombegrenzungsschaltung vorzusehen, die von einer vom Motorstrom abhängigen Spannung gespeist wird und deren Ausgang mit dem Summenverstärker verbunden ist.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschema einer Ausführungsform der Erfindung, insbesondere für die Anfahrsteuervorrichtung eines Trolleybusmotors.

Die dargestellte Vorrichtung weist die folgenden Elemente auf:

Ein differenzierendes Element 1, das im Eingang eine Spannung Uv erhält, die eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit (beispielsweise proportional zu dieser) ist, und gemäß der Gleichung

einen Strom J₀. bildet, A₁ bedeutet dabei eine Konstante und / die Zeit. Zwischen dem Eingang und dem Ausgang dieses Elementes ist ein Kondensator in Serie angeordnet, durch welchen der Strom J_a fließt.

Ein lineares Element 2, das einen Strom J_r abhängig von der vom Bedienenden gewählten Pedalstellung (beispielsweise proportional zum Neigungswinkel α des Pedals) liefert.

Ein Element 3, das im Eingang eine Spannung Ui abhängig vom Motorstrom (beispielsweise proportional zu diesem) erhält. Es weist eine solche Strom-Spannungs-Charakteristik auf, daß der Ausgangsstrom J₀ zunächst Null ist und hierauf bei einem bestimmten Wert von Ui relativ steil ansteigt. Eine solche Charakteristik kann (für die Unempfindlichkeitszone) mit einer in Serie geschalteten Zenerdiode und (für den steil ansteigenden Teil) mit einem relativ schwachen Widerstand erhalten werden.

Ein Element 4, das einen Summierverstärker darstellt, der die algebraische Summe ρ = J₁ · — J₀, — Jc bildet. Er besitzt an seinem einen Eingang in Serie geschalteten Widerstand und zwischen dem Ausgang und dem Eingang einen Rückkoppliingswiderstand. Dieses Prinzip ist bekannt.

Ein lineares Element 5, das eine Spannung Ut liefert, welche abhängig vom Neigungswinkel λ (beispielsweise proportional zu diesem) des durch den Bedienenden betätigten Pedals ist.

Einen Integrator 6, der zum Integrieren der elektrischen Größe/» gemäß der Formel

Uc = k.₂· Jρ dt

dient, worin Zc₂ eine Konstante bedeutet, so daß an den die Stufenkontakte steuernden Kippverstärkern die Spannung £/<· ansteht. Außerdem kann die Spannung Uc einen durch das Element 5 gelieferten bestimmten Wert nicht überschreiten, was mit Hilfe einer Diode erreicht werden kann.

Der Integrator 6 verhindert infolge der Glättung der Ausgangssignale des Summierverstärkers 4 unerwünschte Pumperscheinungen in der Schaltung. Darüber hinaus gewährleistet die Speicherwirkung des Integrators für den Fall, daß die Regelabweichung Null ist, eine sichere Steuerung der Kippverstärker. Ein kontaktloser Kippverstärker 7 mit einer bestimmten Ansprechspannung liefert die Spannung U₁ zum Steuern des ersten Stufenkontaktes C₁.

Bei dem zum Element 7 analogen, kontaktlosen Kippverstärker 8 ist die Ansprechspannung anders. Es liefert die (von CZ₁ verschiedene) Spannung U₂ zum Steuern des zweiten Stufenkontaktes C₂.

ίο Es ist eine ganze Reihe von kontaktlosen Kippverstärkern 7 bzw. 8 vorgesehen, von denen jedes eine andere Spannung liefert, die zum Steuern je eines zugehörigen einzelnen Stufenkontaktes dient.

Bei der beschriebenen Vorrichtung werden in wirtschaftlicher Weise die Stufenkontakte des Widerstandsstufenschalters zum Anfahren untereinander gekoppelt, und zwar derart, daß jeder Stufenkontakt während eines Anfahrvorganges mehrmals wirksam wird. Zur Durchführung dieses Programms wird eine Rückkopplung zwischen zwei Kippverstärkern hergestellt.

Es sei beispielsweise der Fall der beiden Stufenkontakte C₁ und C₂ betrachtet. Der Stufenkontakt C₁ spricht beispielsweise auf eine Spannung U₀ von 1 Volt an, während die Ansprechspannung des Stufenkontaktes C₂ 2 Volt betrage. Wenn nun der letztere einschaltet, so schaltet der Stufenkontakt C₁ als Folge der Rückkopplung zwischen den Kippverstärkern 7 und 8 aus (da er nicht mehr unter Strom steht). Damit C₁ wieder einschaltet, muß die Spannung U_c auf 3 Volt ansteigen, und in diesem Moment wirkt C₁ auf einen anderen Stufenkontakt zurück usw.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß der Fahrzeugführer das Fahrpedal niederdrücke. In den Summenverstärker 4 wird ein zur Winkelstellung des Pedals proportionaler Strom J_T eingegeben. Da die Ableitung von J_a Null ist, weil die Geschwindigkeit es ebenfalls ist, folgt/? = J_T. Die Spannung U₀ steigt nun an, und der Kippverstärker 7 bewirkt, daß C₁ unter Strom kommt und einschaltet.

In diesem Moment fließt im Fahrzeugmotor Strom, und es wird ein Drehmoment auf die Achse ausgeübt. Das Fahrzeug setzt sich mit einer gewissen Beschleunigung in Bewegung. Der Wert ρ — J_T — J_a wird abnehmen, da J_a = 0. Die Spannung U₀ nimmt jedoch nun weniger rasch zu. Nun wird durch den Kippverstärker der Stufenkontakt C₂ zum Schließen gebracht. Der Motorstrom nimmt zu, das auf die Achse ausgeübte Drehmoment ebenfalls, und damit auch die Beschleunigung, wodurch für ein gegebenes At die Zunahme der Spannung U₀ geringer wird.

Beim Anfahren mit großen Lasten auf einem steil ansteigenden Weg wird der Motorstrom groß. Da jedoch im Motor der zulässige Maximalstrom nicht überschritten werden soll, wird der Kreis 3 wirksam. In der Nähe des Maximalstroms steigt der Strom J_c rasch an, und der Wert ρ — J_r — J_a — J₀ wird Null, was verhindert, daß die Spannung U_e weiter ansteigt.

Dadurch wird die bestehende Schaltstufe beibehalten.

Die Spannung U₀ kann den Bezugswert Ut nicht

übersteigen, was bewirkt, daß die Anzahl der Schaltstufen in Abhängigkeit von der Pedalstellung begrenzt wird.

Wenn der Bedienende das Pedal losläßt, folgt die Spannung U_c sofort U_t, da sie durch letzteren Wert begrenzt ist, wodurch der Stufenhalter proportional zur Änderung von Ut zurückschaltet.

Die Vorrichtung wurde mit Bezug auf eine Beschleunigung (Anfahren) beschrieben. Selbstverständlich bleibt das Prinzip im Falle einer Verzögerung (elektrische Bremsung, bei der der Kollektormotor als Generator arbeitet) gleich.

Aus dem beschriebenen Beispiel ersieht man, daß die Vorrichtung im Prinzip ein Organ (Integrator 6) aufweist, welches eine variable Spannung U_c erzeugt,

sowie eine Reihe von durch diese Spannung gesteuerten elektronischen Kippverstärkern, welche ihrerseits die Stufenkontakte steuern und so eingerichtet sind, daß sie auf verschiedene Spannungen an-5 > sprechen.

Bei anderen Ausführungsformen können die Elemente 2, 3 und 5, oder auch nur 2 und 3, weggelassen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 gast durch plötzlich einsetzende Beschleunigungen Patentansprüche: oder Verzögerungen vermieden werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

1. Steuervorrichtung für die Kontakte eines in der Regelung der Beschleunigung eines elektrisch Widerstandsstiifenschalters eines Kollektormotors 5 angetriebenen Fahrzeuges, welche ein Fahrverhalten eines Fahrzeuges mit einem Regelkreis zur Rege- ohne stoßartige Beschleunigungen in allen Fahrlung der Fahrgeschwindigkeit, g e k e η η ζ e i c h- Situationen gewährleistet und die Betriebssicherheit net durch einen Summenverstärker (4), eine des Motors erhöht.

mit einer von der Motordrehzahl abhängigen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Spannung gespeiste und ein Istbeschleunigungs- io einen Summenverstärker, eine mit einer von der

signal liefernde Differenzierschaltung (I), ein ein Motordrehzahl abhängigen Spannung gespeiste und

Sollbeschleunigungssignal lieferndesSteuerorgan (2), ein Ist-Beschleunigungssignal liefernde Differenzier-

wobei der Summenverstärker (4) aus dem Soll- schaltung, ein ein Sollbeschleunigungssignal lieferndes

wert und dem Istwert der Beschleunigung eine Steuerorgan, wobei der Summenverstärker aus dem

Regelabweichung bildet, und durch einen Inte- 15 Sollwert und dem Istwert der Beschleunigung eine

grator (6), der dem Summenverstärker (4) nach- Regelabweichung bildet, und durch einen Integrator,

geschaltet ist und dessen Ausgangsspannung (i/_c) der dem Summenverstärker nachgeschaltet ist und

an die Steuereingänge von kontaktlosen Kipp- dessen Ausgangsspannung an die Steuereingänge von

verstärkern (7, 8) geführt ist, von denen jeder einen kontaktlosen Kippverstärkern geführt ist, von denen

Stufenkontakt (C₁, C₂) steuert und eine bestimmte 20 jeder einen Stufenkontakt steuert und eine bestimmte,

von den übrigen Kippverstärkern verschiedene von den übrigen Kippverstärkern verschiedene An-

Ansprechspannung aufweist. sprechspannung aufweist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekenn- Es ist zwar bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift zeichnet durch ein Steuerorgan (5), dessen Aus- 1 018 968), bei von einer spannungsabhängigen Steuergangsspannung (Ut) proportional zur Stellung eines 25 vorrichtung von Stufenschaltern, z. B. bei der Spanvon einem Bedienenden betätigten Steuermechanis- nungsregelung von Transformatoren, nach dem Istmtis ist und dem Integrator (6) zugeführt wird. - Soll-Wertvergleich und einem Regelverstärker einen

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Verzögerungsverstärker vorzusehen, der die Ausgangsdadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines spannung des Regelverstärkers oberhalb eines ge-Kippverstärkers mit dem Eingang des vorher- 30 wissen Unempfindlichkeitsbereiches dem Antrieb eines gehenden Kippverstärkers verbunden ist, um die Widerstandsstufenschaltwerkes zuführt. Mit diesen Ansprechspannung des letzteren zu verändern, so Verzögerungsverstärkern kann jedoch die Aufgabe daß jeder Kippverstärker je nach dem Arbeits- der vorliegenden Erfindung nicht gelöst werden, da zustand der anderen Kippverstärker mit ver- ein Verzögernngsverstärker nicht für eine ausreichende schiedenen Ansprechspannungen arbeiten kann. 35 Glättung der Signale und ihre Speicherung sorgt, so

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 daß z.B. auch bei der Regelabweichung Null ein bis 3, gekennzeichnet durch eine Motorstrom- sicheres Funktionieren der Regelschaltung d. h. das begrenzungsschaltung (3), die von einer vom Anstehen einer Spannung an den die Stufenkontakte Motorstrom abhängigen Spannung gespeist wird steuernden kontaktlosen Kippverstärkern, gewähr- und deren Ausgang mit dem Summenverstärker (4) 4° leistet ist.

verbunden ist. Erst die erfindungsgemäße Vereinigung einer an

sich bekannten Regelschaltung mit einem Integrator und den an sich bekannten kontaktlosen Kippver-

stärkern, an denen ständig das Ausgangssignal des

45 Integrators ansteht, gewährleistet ein sanftes Fahrverhalten in allen Fahrsituationen, so daß die Fahrgäste keinen unangenehmen, ruckartigen Beschleuni-

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die gungen oder Verzögerungen mehr ausgesetzt sind.

Kontakte eines Widerstandsstufenschalters eines KoI- Außerdem ist der Unterhalt eines Fahrzeuges, z. B.

lektormotors eines Fahrzeuges mit einem Regelkreis 50 eines Trolleybusses, mit der erfindungsgemäßen Regel-

zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit. schaltung sehr wirtschaftlich.

Es ist bekannt, für die Kontakte eines Widerstands- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be-

stufenschalters eines Kollektormotors eine Steuer- steht in einem weiteren Steuerorgan, dessen Ausgangs-

vorrichtung zu verwenden, bei der die von der Dreh- spannung, dem Sollwert entsprechend, proportional

zahl abhängige Ankerspannung des Motors eine Reihe 55 zur Stellung eines von einem Bedienenden betätigten

von Stufenschaltern steuert und bei der jeder Stufen- Steuermechanismus ist und dem Integrator zugeführt

schalter eine von den übrigen Stufenschultern ver- wird. Diese Spannung begrenzt die Steuergröße, d. h.

schiedcne Ansprechspannung aufweist (Zeitschrift die Ausgangsspannung des Integrators, wodurch die

»Der Elektrotechniker«, 3. Jahrgang [195I]), S. 256). Anzahl der Schaltstufen in sehr einfacher Weise in

Auch die Regelung der Beschleunigung von elektrisch 60 Abhängigkeit vom Sollwert begrenzt wird,

angetriebenen Motoren durch Vergleich eines der Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Er-

Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen Istwertes mit findung besteht darin, daß der Ausgang eines Kipp-

einem /.. B. von Hand einstellbaren Sollwert mit einer Verstärkers mit dem Eingang des vorhergehenden

Sicherheitsbegrenzung des Motorstromes ist bekannt Kippverstärkers verbunden ist, um die Ansprech-

(dcutsche Auslegeschrift 1 114 217). Diese bekannten 65 spannung des letzteren zu ändern, so daß jeder Kipp-

Regelschaltungcn gewährleisten jedoch nicht in allen verstärker je nach dem Arbeitszustand der anderen

lahrsituationen, wie z. B. bei der Regelabweichung Kippverstärker mit verschiedenen Ansprechspannun-

NnII. (ImB uniiniienL-hme F'iiiwirkiimien auf den Fahr- nen arbeiten kann, so daß jeder Kippverstärker