DE1763541A1

DE1763541A1 - Antriebsanordnung mit einer impulsgesteuerten Gleichstrommaschine

Info

Publication number: DE1763541A1
Application number: DE19681763541
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Gunsser; Stefan Dipl-Ing Renner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1968-06-21
Filing date: 1968-06-21
Publication date: 1971-09-30
Also published as: FR2011377A1; CH490203A; US3544873A; DE1763541B2; GB1235440A; AT294261B; NL6908275A; JPS488401B1

Description

R. 9167
4.6.1968 Rb/Sz

Anlage zur
Patentanmeldung

R OB ER T BOSCH GHBH, Stuttgart W, Breitscheidstraße 4

Antriebsanordnung mit einer impulsgesteuerten Gleichstrommaschine

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einer Gleichstrommaschine, die im Motorbetrieb über einen mit wechselndem Taktverhältnis ein- und ausschaltbaren Iieistungsthyristor an eine ladbare Batterie anschließbar ist, und mit einer Einrichtung zum regenerativen Rückliefern von Energie in diese Batterie durch Umsteuern der Gleichstrommaschine auf Generatorbetrieb.

Fahrzeuge mit derartigen Antriebsanordnungen haben eine große Batterie, gewölinlieh eine Bleibatterie, die als Energiequelle für den Antrieb dient und deshalb in regelmäßigen Abständen wieder aufgeladen werden muß. Um den Fahrbereich (Aktionsradius) solcher Fahrzeuge zu vergrößern, ist es bekannt, eine sogenannte Rekuperationsbremsung zu benutzen, bei der die beim Bremsen freiwerdende kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und in die Fahr-

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zeugbatterie zurückgespeist wird, so daß sich diese wieder auflädt.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß eine solche Rekuperationsbremsung gelegentlich zu Schwierigkeiten führen kann, und zwar dann, wenn ein Fahrzeug direkt nach dem Laden der Batterie gezwungen ist, einen größeren Berg hinunterzufahren. Hierbei wird der bereits vollgeladenen Batterie weitere elektrische Energie zugeführt, so daß in der Batterie Knallgas entwickelt wird (sogenannte "Gasungsphase " beim Ladevorgang) und die Batterie sogar zum Kochen kommen kann. Dies ist aus zwei Gründen unerwünscht: Erstens ist das entstehende Knallgas sehr gefährlich und kann leicht zu einer Explosion führen. Und zweitens ist ein Gasen der Fahrzeugbatterie höchst unerwünscht, da es die Lebensdauer der Batterie verkürzt und ihre Wartung verteuert.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei der beim Bremsen die Batterie nicht überladen werden kann.

Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs genannten Antriebsanordnung dadurch erreicht, daß, zum Steuern des Leistungsthyristors in an sich bekannter Weise ein Stromregler vorgesehen ist, der im Motorbetrieb abhängig vom Strom in der Gleichstrommaschine das Taktverhältnis steuert, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die bei regenerativem Betrieb einen Bremswiderstand in Serie mit dem Leistungsthyristor parallel zur Batterie schaltet, und daß das Taktverhältnis des Leistungsthyristors im regenerativen Betrieb durch einen von der Batteriespannung abhängigen Spannungsregler gesteuert wird. Der von der Batteriespannung abhängige Spannungsregler wird auf eine Spannung eingestellt, bis zu der die Batterie sicher geladen werden kann. Wird diese Spannung überschritten (wobei die Batterie Knallgas entwickeln würde), so entsteht am Ausgang des Spannungsreglers eine Regelgröße, die

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den Stromregler ansteuert und bewirkt, daß der Leistungsthyristor periodisch ein- und ausgeschaltet wird. Dadurch fließt der eine Teil des beim Bremsen erzeugten Stromes durch den Bremswiderstand, der andere in die Batterie. Mit steigender Batteriespannung wird dabei der in die Batterie fließende Teil immer kleiner. Die Bremswirkung bleibt dagegen gleich, da die Gleichstrommaschine nach wie vor den gleichen Strom liefert. Mit anderen Worten: Der Fahrer eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung bemerkt überhaupt nicht, ob der Bremsstrom in die Batterie (Rekuperationsbremsung) oder in den Bremswiderstand (Widerstandsbremsung) fließt.

Tn weiterer Fortbildung der Erfindung wird die Antriebsanordnung' so ausgebildet, daß der Anker der Gleichstrommaschine in Serie mit dem Leistungsthyristor an die Batterie anschließbar ist und daß in einem Parallelkreis zum Leistungsthyristor eine als Stromleiter für den regenerativen Betrieb dienende Diode vorgesehen ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Antriebsanordnung so auszubilden, daß zwischen dem Leistungsthyristor und dem Anker der Gleichstrommaschine eine in gleichem Sinn wie der Leistungsthyristor gepolte zweite Diode angeordnet ist, daß die für den regenerativen Betrieb vorgesehene Diode an der Verbindung vom Anker und zweiter Diode angeschlossen ist und daß der den Bremswiderstand enthaltende Stromkreis an der Verbindung vom Leistungsthyristor und zweiter Diode angeschlossen ist. Durch diese Ausbildung erspart man einen besonderen Schaltkontakt zwischen dem Leistungsthyristor xind dem Anker der Gleichstrommaschine, da die zweite Diode im regenerativen Betrieb automatisch sperrt und der im Anker induzierte Strom deshalb über die für den regenerativen Betrieb bestimmte Diode und den Leistungsthyristor zum Bremswiderstand fließen muß.

Der von der Batteriespannung abhängige Spannungsregler wird mit /orteil so eingestellt, daß er beim Erreichen der Gasungsspannung der Batterie eingreift und über den Stromregler den Leistungsthyristor einschaltet. Bei einer Bleibatterie beträgt die Gasungsspannung z. B. etwa 2,4 ... 2,4-5 V/Zelle.

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Der Spannungsregler wird mit Vorteil als PI-Regler ausgebildet, um ein merkliches Überschreiten der eingestellten Gasungsspannung zu verhindern. Außerdem ermöglicht es diese Ausbildung, den Reglerteil in der Weise auszubilden, daß die Ausgangsgröße des Spannungsreglers, der,Sollwert für den Fahrstrom und die Istwertgröße für den Ankerstrom der Gleichstrommaschine einen gemeinsamen Soll-Istwert-Vergleicher zugeführt werden, dessen Ausgang den Stromregler steuert. Die Einstellung erfolgt dabei mit Vorteil in der Weise, daß beim Bremsbetrieb die vom Fahrstrom-Sollwertgeber gelieferte Ausgangsgröße am Soll-Istwert-Vergleicher den Einfluß der vom Ankerstrom der Gleichstrommaschine abhängige Istwertgröße übersteigt, so daß der Stromregler erst betätigt wird, wenn der überlagerte Spannungsregler eingreift.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.,

Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung,

Fig. 2 Schaubilder zum Erläutern der
bis 9 Schaltung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Antriebsanordnung ist für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs, z. B. eines Omnibusses bestimmt, kann Jedoch auch für beliebige andere Antriebe verwendet werden, bei denen eine Energie-Rückgewinnung gewünscht wird, z. B. für den Antrieb von Förderkörben.

Eine Gleichstrommaschine 10 hat einen Anker 11 und eine Nebenschluß-Feldwicklung 12. Die Gleichstrommaschine 10 dient zum Antrieb bzw. zum Bremsen der Räder des genannten, nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Als Energiequelle ist eine ladbare Batterie 13 vorgesehen,

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die im geladenen Zustand ζ. B. eine Spannung von 380 V haben kann. Ihr Minuspol ist mit Masse und dem einen Anschluß der Feldwicklung verbunden, außerdem über einen Gleichstrom~Meßwandler 14- und eine Drossel 15 mit dem einen Anschluß 16 desAnkers 11, dessen anderer Anschluß 17 mit der Kathode einer Freilaufdiode 18 verbunden ist, die mit ihrer Anode an Masse liegt.

Über eine Drossel 21 ist der Anschluß 17 mit der Anode einer Diode verbunden, deren Kathode an eine im folgenden als Plusleitung bezeichnete Leitung 23 angeschlossen ist, welche über einen Schalter 24· mit dem Pluspol der Batterie 13 verbindbar ist. Die Diode 22 tritt nur im regenerativen Betrieb (Bremsbetrieb) in Funktion.

Ein Leistungsthyristor 25 ist mit seiner Anode an die Plusleitung und mit seiner Kathode über einen Knotenpunkt mit der Anode einer zweiten Diode 27 verbunden, deren Kathode mit dem Anschluß 17 des Ankers 11 verbunden ist. Ein Kondensator 28 liegt

zwischen dem Knotenpunkt 26 und der Kathode eines Thyristors 29, dessen Anode mit der Plusleitung 23 verbunden ist, an die auch die Kathode einer Diode 32 angeschlossen ist, deren Anode über eine Drossel 33 mit der Kathode des (Thyristors 29 verbunden ist. -' Ein Bremswiderstand 34· ist mit seinem einen Anschluß an den Knotenpunkt 26 angeschlossen; sein anderer Anschluß ist über einen von einem Bremspedal 35 betätigbaren Schalter 36 mit Masse verbindbar.

Der andere Anschluß der Wicklung 12 ist über einen als Widerstand dargestellten Feldsteller 37 mit der Plusleitung 23 verbunden. Dieser Feldsteller kann bei der praktischen Ausführung ebenfalls als Thyristorsteuerung ausgebildet sein, die dann im wesentlichen der Thyristorsteuerung für den Anker 11 entspricht. - Der Feldsteller 37 wird gesteuert durch eine Regeleinrichtung 38, der über ein durch das Bremspedal 35 verstellbares Potentiometer 39 ein Eingangssignal zugeführt werden kann. Die Regeleinrichtung 38 erhält außerdem

um weitere, nicht dargestellte Eingangssignale,/abhangig von der

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Drehzahl der Maschine 10 in bestimmten Drehzahlbereichen den Strom im Feld 12 zu reduzieren (Feldschwächung), wie das im "folgenden im Zusammenhang mit Fig. 2 näher erläutert wird.

Die beiden Thyristoren 25 und 29 und der Kondensator 28 bilden miteinander eine Kommutierungsschaltung, bei der jeweils mindestens einer der beiden Thyristoren gesperrt ist. Zum Einschalten ("Zünden") dieser beiden Thyristoren ist für jeden von ihnen ein Impulsgeber vorgesehen, und zwar ist dem Thyristor 25 der Impulsgeber 42 und A dem Thyristor 29 der Impulsgeber 43 zugeordnet. Jeder dieser Impulsgeber 42, 43 gibt nur dann Impulse an seinem Ausgang ab, wenn seinem mit 44 bzw. 45 bezeichneten Eingang ein entsprechendes Signal zugeführt wird. Hierfür sind diese Eingänge 44, 45 an die gegeneinander verriegelten Ausgänge eines Zweipunktreglers 46 angeschlossen, der als sogenannter Takt- bzw. Kippverstärker ausgebildet ist, also abhängig von seinem Eingangswert nur zwei Ausgangssignale aufweist, von denen das eine nur den Impulsgeber 42, das andere nur den Impulsgeber 43 einschaltet. Im Betrieb kann der Wechsel zwischen den beiden Signalen mehrere hundertmal in der Sekunde vorkommen.

Der Eingang des Zweipunktreglers 46 ist an den Ausgang eines symbolisch als Kreis dargestellten Soll-Istwert-Vergleichers 47 angew schlossen, dem drei Werte zugeführt werden: Erstens - über ein Anpassungsglied 48 - die Ausgangsgröße des Meßwandlers 14. Zweitens über ein Anpaßsungsglied 49- die Ausgangsgröße eines als Potentiometer dargestellten Strom-Sollwertgebers, der von einem Fahrpedal 53 gesteuert wird. Und drittens die Ausgangsgröße eines als PI-Reglers ausgebildeten Spannungsreglers, dem als Sollwert die Gasungsspannung U_G der Batterie 13 vorgegeben wird und dem als Istwert über ein Anpassungsglied 55 die tatsächliche Spannung Ug ^ der Batterie 13 zugeführt wird, und zwar über Klemmen a und b, die auch bei der Batterie 13 eingezeichnet sind.

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Wie ersichtlich, ist das Potentiometer 52 so ausgebildet, daß sein Abgriff 56 von negativen zu positiven Werten verstellt werden kann. In der Ruhelage des Fahrpedals 53 hat der Abgriff 56 einen negativen Wert, der z.B. am Soll-Istwert-Vergleicher -6 V ergeben möge. Im Fahrbetrieb dagegen hat der Abgriff 56 einen positiven Wert, der z. B. beim maximalen gewünschten Strom im Anker 11 am Soll-Istwert-Vergleicher mit +3 V wirken möge. Das Anpassungsglied 48 sei so ausgebildet, daß sich im Fahrbetrieb, d. h. bei der in Fig. 1 eingezeichneten Richtung des Ankerstromes I am Soll-Istwert-Vergleicher ein Wert von -3 V ergeben möge, während er beim Bremsbetrieb, d. h. umgekehrter Richtung von I , maximal +3 V betragen möge. Der Ausgangs·

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wert des Spannungsreglers 54- wirke am Soll-Istwert-Vergleicher 47 mit maximal +6 V.

Die Antriebsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Beim Anfahren wird zunächs t der Strom im Feld 12 auf seinen vollen Wert eingestellt. Das Fahrpedal 53 wird betätigt, so daß der Abgriff 56 auf einen positiven Wert verstellt wird; da im Anker 11 noch kein Strom fließt, ist die Ausgangsgröße des Meßwandlers 14 gleich Null, so daß der Zweipunktregler 46 ein positives Eingangssignal erhält und den Impulsgeber 42 einschaltet. Dieser gibt Zündimpulse ab und zündet den Thyristor 25, so daß dieser leitend wird und ein Strom I durch den Anker 11 fließt, wobei sich der Motor 10 zu drehen beginnt und das Fahrzeug anfährt.

Nimmt man an, daß der Kondensator 28 vor dem Einschalten so geladen war, daß seine linke .Elektrode positiv und seine rechte Elektrode negativ war, so fließt außerdem ein Kreisstrom vom Kondensator 28 über die Drossel 33, die Diode 32 und den Thyristor 25, und zwar in Form einer halben Sinusschwingung, da die Drossel 33 und der Kondensator 28 zusammen einen Serien-Resonanzkreis bilden. Die Diode " blockiert die nächste Halbschwingung, so daß der Kondensator 28 am Ende dieser Halbschwingung so geladen ist, wie das Fig. 1 zeigt (linke Elektrode negativ, rechte Elektrode positiv).

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Der Strom I im Anker 11 nimmt nach einer Exponentialfunktion zu, die durch den Widerstand des Ankers 11 und die Induktivitäten des Ankers 11 und der Drossel 15 bestimmt ist. Dabei wird die Spannung am Ausgang des Anpassungsgliedes 48 negativ, so daß der Zweipunktregler nach einer gewissen Zeit, z. B. nach 2 msec, wieder ausschaltet, wodurch der Impulsgeber 42 ausgeschaltet und der Impulsgeber 4-3 eingeschaltet wird. Hierdurch wird der Thyristor 29 gezündet, und da durch die dargestellte Ladung des Kondensators 28 seine Kathode negativer ist als die Kathode des Thyristors 25, kommutiert der Strom I auf den Thyristor 29 und der Thyristor 25 wird gesperrt. Dabei entlädt sich der Kondensator 28 über den Anker 11 und wird über den Thyristor 29 mit entgegengesetzter Polarität neu aufgeladen, so daß seine linke Elektrode positiv und seine rechte Elektrode negativ wird. Der eingangs beschriebene Ladezustand des Kondensators 28 ist also wieder erreicht. - Währenddessen fließt infolge der in den Induktivitäten des Ankers 11 und der Drossel 15 gespeicherten Energie weiterhin ein Ankerstrom I ,

der sich über die Freilaufdiode 18 schließt. Ist dieser Strom, der ebenfalls den Meßwandler 14 durchfließt, genügend gefallen, so wird der Zweipunktverstärker 46 wieder eingeschaltet und das beschriebene Schaltspiel wiederholt sich von neuem.

Fig. 4 zeigt den Verlauf des Stroms beim Anfahren. Durch die dünngezeichneten Rechtecke 57 ist jeweils der Zeitraum bezeichnet, währenddessen der Leistungsthyristor 25 leitend ist. Z. B. ist mit ^ der Zeitpunkt bezeichnet, an dem der Leistungsthyristor 25 eingeschaltet wird. Ab diesem Zeitpunkt steigt der Strom I wie beschrieben exponentiell an, und zwar bis zum Zeitpunkt tg, an dem der Thyristor 29 eingeschalt* und dadurch der Thyristor 25 ausgeschaltet wird. Hierdurch fällt der Strom I nach einer Exponentialfunktion ab. Im Zeitpunkt t, wird der Thyristor 25 wieder eingeschaltet und das Schaltspiel wiederholt sich.

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Fig. 4 zeigt einen Strom I , dessen Mittelwert klein ist, Fig. 5

einen Strom mit größerem Mittelwert, und Fig. 6 einen noch höheren Mittelwert des Stromes I . Wie man sieht, ergeben sich diese ver-

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schiedenen Werte dadurch, daß die Einschaltzeit und die Ausschalt-■■ zelt des Thyristors 25 in verschiedenem Verhältnis zueinander stehen. Z. B. ist bei dem in Fig. 5 dargestelltem Zustand der Thyristor 25 jeweils 50 % der Zeit eingeschaltet und 50 % der Zeit ausgeschaltet. Man spricht dann von einem Einsoaalt- oder Taktverhältnis (mark-tospace ratio) von 50 %. Bei Fig. 4· beträgt dieses Verhältnis etwa 17,5 %, und bei Fig. 6 etwa.87 %· Es richtet sich nach dem am Fahrpedal 53 vorgegebenen Sollwert und dem Belastungszustand des Motors 10: Ist der Motor 10 blockiert, so beträgt es etwa 50 %, d. h., _Ä der Strom I wird in sehr schneller Folge (z. B. 400 Hz) ständig aus- und eingeschaltet. Dreht sich dagegen der Motor 10 im Leerlauf, so beträgt es nur wenige Prozent, da der Anker 11 nur jeweils einige kurze Stromimpulse benötigt, um seine Drehzahl aufrechtzuerhalten.

In Fig. 1 ist die Bahn des von der Batterie IJ zum Anker 11 fließenden Stromes durch eine gestrichelte Linie 58 dargestellt.

Fig. 2 zeigt den Verlauf des Stromes I und des Drehmoments M-, der

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Maschine 10 über der Drehzahl n. Bis zur Drehzahl n-, wird der Strom im Feld 12 auf einem maximalen Wert gehalten. Die Ankerspannung E steigt mit wachsender Drehzahl η etwa linear an, und das Drehmoment M, bleibt in diesem Drehzahlbereieh konstant. - Bei Drehzahlen oberhalb der Drehzahl n, wird der Strom im Feld 12 vermindert (söge- ^ nannte Feldschwächung) und die Drehzahl steigt weiter an. Eine hier nicht gezeigte Anordnung regelt die Feldschwächung so, daß der Ankerstrom konstantgehalten wird. Dabei fällt das Drehmoment M. in der dargestellten Weise ab. Die Maschine 10 erreicht dann - entsprechend ihrer Belastung und der gewählten Feldschwächung - einen bestimmten Arbeitspunkt,, z. B. in Fig. 2 einen Arbeitspunkt 60. (Fig. 2 stellt den Zustand bei der maximal möglichen Feldschwächung dar; bei anderen Feldschwächungen kann man entsprechende Arbeitspunkte bei niedrigeren Drehzahlen einstellen.)

Soll nun gebremst werden, so wird der Strom im Feld 12 wieder vorstärkt. Dadurch erhöht sich die Spannung E am Anker 11 und der Strom I„nimmt ab. Dies ist in Fig. 2 durch den Teil OL dor Stro-mkurve dargestellt.' Ist die Spannung E. ebwa gleich der Spannung υ^^

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der Batterie 13, so fließt kein Strom I mehr. Dies entspricht dem Punkt 62 der Fig. 2. Wird der Strom im Feld 12 noch weiter erhöht, so kehrt sich die Stromrichtung im Anker 11 um, wie das durch das Kurvenstück 63 der Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Strom fließt über die Drossel 21 und die Diode 22 zur Batterie 13 und lädt diese auf, wie das in Fig. 1 durch die strichpunktierte Linie 64 dargestellt ist. Dadurch nimmt die Batteriespannung U_B ^ zu und die Drehzahl η nimmt ab. Der Strom wird mit abnehmender Drehzahl

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zunächst konstant; wre das das Kurvenstück 65 zeigt und sinkt dann bis zur Drehzahl n^ auf Null ab. Die Höhe der Drehzahl n~ ist durch die Höhe des zulässigen Stromes im Feld 12 gegeben. Ist ein hoher Feldstrom zulässig (sogenannte Übererregung), so wird n₂ klein. In dem Drehzahlbereich oberhalb von n~ kann das Fahrzeug durch die als Generator wirkende Gleichstrommaschine 10 gebremst werden. Das Bremsmoment ist durch den Kurvenast 66 dargestellt.

Während des Bremsvorgangs ist das Fahrpedal 53 in seiner Nullage, so daß, wie beschrieben, der Abgriff 56 dem Vergleicher 47 eine Spannung von -6 V liefert. Der Meßwandler" 14 liefert dem Vergleicher 47 beim maximalen generatorischen Ankerstrom (Kurvenstück 65 der Fig. 2) nur etwa +3 V, und der Spannungsregler 54- liefert zunächst nur 0 V. Der Stromregler 46 hat also eine negativer Eingangsspannung und ist zunächst gesperrt. Dadurch ist auch der Thyristor gesperrt,und im Bremswiderstand 34- kann kein Strom fließen, obwohl der Schalter 36 durch die Betätigung des Bremspedals 35 geschlossen ist.

Beginnt das Fahrzeug bei frisch geladener Batterie 13 eine Talfahrt, so erhöht sich durch die Ladung die Spannung der Batterie 13 so stark, daß die Gasungsspannung U„ erreicht wird. Der Spannungsregler 54 beginnt zu arbeiten und liefert eine Spannung zwischen 0 und 6 V^r an den Vergleicher 47· Hierdurch wird der Stromregler 46 eingeschaltet, da diese Spannung zusammen mit der vom Meßwandler 14 gesteuerten Ausgangsspannung des Anpassungsglieds 48 die Ausgangsspannung des Anpassungsglieds 49 übersteigt. Der Impulsgeber 42 wird eingeschaltet und

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macht den Thyristor 25 leitend, so daß über diesen ein Strom von der Plusleitung 23 zum Bremswiderstand 34 fließen kann. Dadurch sinkt die Spannung U_ß .. wieder etwas, so daß sich die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 54 wieder etwas vermindert und der Stromregler wieder ausgeschaltet wird. Dabei wird, wie eingangs im Zusammenhang jnit dem Anf ab. rvorgang beschrieben, der Thyristor 29 gezündet und der Thyristor 25 gelöscht. Die Batteriespannung steigt wieder an und durch den Spannungsregler 54 wird der Stromregler 46 wieder eingeschaltet, so daß wiederum ein Stromimpuls über den Bremswiderstand 34 fließt. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend. Der Anteil des durch den Bremswiderstand 34 fließenden Stromes I_R hängt vom Ladezustand-der Batterie 13 und der Größe der Bremsenergie ab. Dies zeigt Fig. 3» -wo. Ip als Funktion der Batteriespannung U„,. dargestellt ist. Die Fig. 7 bis 9 zeigen den Strom Ip bei steigender Batteriespannung U^ ... Ist die Gasungsspannung U« gerade erreicht, so fließen z. B. 24 % des vom Generator IO erzeugten Stromes über den Widerstand 34, und 76 % fließen zur Batterie 13· Bei Fig. 8, entsprechend einer höheren Batteriespannung, ist dieses Verhältnis etwa 50 : 50, und bei Fig. 9 (noch höhere Batteriespannung) etwa 10 : 90, d. h. im letzteren Fall fließen nur noch 10 % des erzeugten Stromes zur Batterie 13) und der Rest wird im Widerstand 34 verheizt. Die Höhe des gesamten Bremsstromes ist mit dem Bremspedal 35 einstellbar und beeinflußt ihrerseits automatisch die Aufteilung des Bremsstromes zwischen Widerstand 34 und Batterie 13.

Durch die Erfindung wird es also mit einem sehr geringen zusätzlichen Aufwand an Bauelementen möglich, eine Gleichstrommaschine zum Bremsen zu verwenden, wobei Je nach dem Ladezustand der Batterie der erzeugte Strom entweder zum Laden der Batterie verwendet wird oder - bei geladener Batterie - zum Beheizen eines Bremswiderstandes 34 benutzt wird. Durch die Diode 27 entfällt die Notwendigkeit, beim Bremsbetrieb die Verbindung zwischen dem Knotenpunkt 26 und dem Anschluß 17 des Ankers 11 aufzutrennen. Falls der Spannungsabfall an dieser Diode 2? unerwünscht ist, kann selbstverständlich auch ein Schalter

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verwendet werden, der in diesem Fall geöffnet werden muß, wenn der Schalter 36 geschlossen wird. Ebenso kann auch die Diode ?? durch einen Schalter ersetzt werden.

Durch die doppelte Ausnutzung des Stromreglers 4-6 sowie der Thyristoren 25 und 29 ergibt sich eine sehr preiswerte Anordnung, da beim Eingreifen des überlagerten Spannungsreglers 54- bei der beschriebenen Ausbildung die Batteriespannung genau auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt wird. Selbstverständlich kann jedoch statt der, otromreglci/n 46 bei der Spannungsregelung auch ein getrenntο ι· Kegler mit entsprechender Wirkungsweise verwendet werden, um die Thyristoren tⁿj> und 29 zu steuern.

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Claims

Robert Bosch GmbH ^3 R. 9167 Rb/Sz Stuttgart . Ansprüche

1. Antriebsanordnung mit einer Gleichstrommaschine, die im Motorbetrieb über einen mit wechselndem Tastverhältnis ein- und ausschaltbaren Leistungsthyristor an eine ladbare Batterie anschließbar ist, und mit einer Einrichtung zum regenerativen Rückliefern von Energie in diese Batterie durch Umsteuern der Gleichstrommaschine auf Generatorbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Leistungsthyristors (25) in an sich bekannter Weise ein Stromregler (46) vorgesehen ist, der im Motorbetrieb abhängig vom Strom (I ) in der Gleichstrommaschine (10) das Takt-

verhältnis steuert, daß eine Ums ehalteinrichtung (35, 36) vorgesehen ist, die bei regenerativem Betrieb einen Bremswiderstand i in Serie mit dem Leistungsthyristor (25) parallel zur Batterie schaltet, und daß das Taktverhältnis des Leistungsthyristors (25) im regenerativen Betrieb durch einen

von der Batteriespannung (Ug ^) abhängigen Spannungsregler (54·) gesteuert wird.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (11) der Gleichstrommaschine (10) in Serie mit dem Leistungsthyristor (25) an die Batterie (13) anschließbar ist und daß in einem Parallelkreis zum Leistungsthyristor eine als Stromleiter für den regenerativen Betrieb dienende Diode (22) vorgesehen ist.

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3. Antriebsanordnung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Leistungsthyristor (25) und dem Anker (11) der Gleichstrommaschine (10) eine in gleichem Sinn wie der Leistungsthyristor (25) gepolte zweite Diode (27) angeordnet ist, daß die für den regenerativen Betrieb vorgesehene Diode (22) an der Verbindung (17) von Anker (11) und zweiter Diode (27) angeschlossen ist und daß der den Bremswiderstand (34·) enthaltende Stromkreis an der Verbindung (26) von Leistungsthyristor (25) und zweiter Diode (27) angeschlossen ist.

4·. Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekeühzelehnet, daß die als Stromleiter für den regenerativen Betrieb dienende Diode (22) antiparallel zu der Serienschaltung von LeistüngBthyristor (25) und zweiter Diode (27) geschaltet ist.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der . von der Batteriespannung (U_g .,] abhängige Spannungsregler (54-) so eingestellt ist, daß er beim

Erreichen der Gasungsspannung (IL, ) der Batterie (13) eingreift vorzugsweise ^^α

und^ber den Stromregler (46),den Leistungsthyristor (25) einschaltet.

6. Antriebsanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß

der Spannungsregler ein PI-Regler (54·) ist, der

dem Stromregler (4-6) überlagert ist.

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7· Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Spannungsreglers (54-), der Sollwert für den Fahrstrom und die Istwertgröße für den Ankerstrom (I) der Gleich-

Strommaschine (10) einem gemeinsamen Soll-Istwert-Vergleicher (4-7) zugeführt werden, dessen Ausgang den Stromregler (4-6) steuert.

8. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bremsbetrieb die vom Fahrstrom-Sollwertgeber _Ä (4-9, 52) gelieferte Ausgangsgröße am Soll-Istwert-Vergleicher (4-7) den Einfluß der vom Ankerstrom (I ) der Gleichstrommaschine (10)

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abhängige Istwertgröße übersteigt, so daß der Stromregler (4-6) erst betätigt wird, wenn der überlagerte Spannungsregler (54·) eingreift.

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