DE1917446A1

DE1917446A1 - Elektrisch betriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE1917446A1
Application number: DE19691917446
Authority: DE
Inventors: Victor Wouk
Original assignee: Gulton Industries Inc
Current assignee: Gulton Industries Inc
Priority date: 1968-04-05
Filing date: 1969-04-03
Publication date: 1969-11-06
Also published as: FR2005674A1; US3546548A; GB1267421A

Description

i)R. R. POSCHENRIEDER

DR. E. BOETTNER
DIPL-ING. IL-J. MÜLLER

PatenM-iväitB _As/_R J 5 T 7 4 4 Q

\ 8 MÜNCHEN 80
Lucile-Grahn-Strüße 38
Telefon 443755

Gulton, Industries, Inc., 212 Durham Avenue, Metuohen, New Jersey (V.St.A.)

Elektrisch betriebenes Fahrzeug.

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, und zwar insbesondere die Steuerung batteriebetriebener Kraftfahrzeuge.

Als Folge der in vielen Städten immer ernster werdenden Probleme der luftverschmutzung ist das Bedürfnis nach einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug entstanden, denn es gestattet die Benutzung moderner, hermetisch abgeschlossener Batterien für den Kraftantrieb derartiger Fahrzeuge ohne den Anfall schädlicher Abgase. Auf lange Sicht gesehen, werden elektrisch betriebene Fahrzeuge auch dann an Bedeutung gewinnen, wenn die Quellen fossiler Brennstoffe erschöpft sind.

Die Konstruktion von batteriebetriebenen Kraftfahrzeugen in einer die heutigen Bedürfnisse der Beförderung befriedigenden Weise, stellt zahlreiche wesentliche Probleme. Von einem solchen Fahrzeug werden natürlich die erforderliche Geschwindigkeit, die erforderliche Beschleunigung und der erforderliche Aktionsmdius zwischen aufeinanderfolgenden ladungen der Batterie in einer Weise verlangt, die dem an das jeweilige Fahrzeug zu stellenden Anforderungen genügt. Ein Fahrzeug für die Verwendung auf offener landstraße muß im Interesse der Brauchbarkeit weite Strecken,

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beispielsweise 4 - 500 km und darüber, mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit zurückzulegen vermögen, bevor die Batterie von neuem geladen werden muß. Ein Fahrzeug hingegen, das nur für den örtlichen Verkehr bestimmt ist, beispielsweise ein Lieferwagen oder ein Zweitwagen einer Familie für den Ortsverkehr, genügt den Zwecken des Besitzers bereits, wenn es zv/ischen 150 und 200 km und weniger mit einer Geschwindigkeit von ca. 60 km/h zwischen aufeinanderfolgenden Aufladungen der Batterie zurückzulegen vermag. Die aerodynamischen Verluste bei einer Geschwindigkeit von ca. 100 km/h betragen bereits ein Vielfaches der Werte, die bei 6-5 km/h auftreten und sind im Vergleich zu Reibungsverlusten und sonstigen Verlusten verhältnismäßig groß. Wenn ein Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h einen Motor mit 22 PS benötigt, genügt für das gleiche Fahrzeug ein Motor von 6 PS, wenn es mit 65 km/h betrieben wird. Die Kapazität mancher Batteriesysteme, die bereits entwickelt sind, sind so beschaffen, daß sie für den Betrieb von Kraftfahrzeugen mit niedrigen Geschwindigkeiten und für die im Zusammenhang mit dem Ortsverkehr genannten Aktionsradien praktisch brauchbar sind.

Eine gemeinhin übliche "Gütekennzahl" für Batterien beruht auf der Anzahl von Wattstunden je kg, die von der Batterie abgegeben werden können. Die übliche Blei- und -Säure-Akkumulatorbatterie-hat eine "Gütekennzahl" von annähernd 4,5 V/h/kg. Die in neuester Zeit entwickelten Batterien, beispielsweise die Lithium-Hickel-Fluoridbatterie, eine Entwicklung der Anmelderin, hat eine "GUtekennzahl" von ca. 45 V/h/kg. Benzin liefert vergleichsweise ca. 450 Wh/kg. Die Lithium-Hickel-Fluoridbatterien und Nickel-Cadmiumbatterien sind von

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- 3 besondere Nutzen als Kraftquellen für Kraftfahrzeuge.

Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein batteriebetriebenen Kraftfahrzeug zu schaffen, das eine Erhöhung der Nutzbarkeit der verfügbaren Batterie energie auf ein Maximum ermöglicht, so daß das Fahrzeug zwischen aufeinanderfolgenden Aufladungen der Batterie eine möglichst weite Strecke zurückzulegen vermag.

Damit hängt die weitere Aufgabe der Erfindung zusammen, ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug der beschriebenen Gattung zu schaffen, das in wirksamer V/eise Verzögerungsoder Bremsvorgänge des Kraftfahrzeuges dazu nutzt, der Batterieanlage des Fahrzeugs Energie zuzuführen.

Eine weitere Aufgabe, die damit zusammenhängt, besteht in der Schaffung eines Fahrzeugs der beschriebenen Gattung, dessen Motor als wirksame Brems- und Batterieladeeinrichtung bei Geschwindigkeiten nutzbar ist, die von den normalen Fahrgeschwindigkeiten bei freier Fahrt bis hinunter zu Geschwindigkeiten reichen, die einen kleinen Bruchteil dieser normalen Fahrgeschwindigkeiten betragen.

Ferner schafft die Erfindung ein verläßliches und ohne übermäßigen Kostenaufwand herstellbares Bremssystem mit Rückgewinn unter Verwendung des Motors als Generator während der Verzögerungs- oder Bremsmanöver des Kraftfahrzeuges ·

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Die Erfindung schafft ferner eine Schaltung zum Steuern des Energiestroms von einer Batterie zu einem elektrischen Regelmotor mit änderbarer Geschwindigkeit, die es ermöglicht, ein Kraftfahrzeug derart zu betreiben, daß eine sanfte Beschleunigung unter minimalen Verlusten'in der elektrischen Steuerschaltung· ermöglicht wird.

In erster Linie schafft aber die Erfindung ein batteriebetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Beschleunigungs- und Bremssteuerschaltung, die sich annähernd durch gleiche Sanftheit und Wirksamkeit auszeichnet wie heutige kraftstoff betriebene Kraftfahrzeuge.

Einer der wichtigsten Gesichtspunkte der Erfindung ist möglicherweise die Art und Weise, in der Verzögerungs- oder Bremsmanöver des Kraftfahrzeuges für die Wiederaufladung der Batterie genutzt werden. Bei einem Stadtfahrzeug, das häufig halten und wiederanfahren muß, wobei die ■Verzögerungszeit einem nennenswerten Teil der Beschleunigungszeit gleich ist, kann'eine erhebliche Energiemenge von der Batterie zurückgewonnen werden, wenn die kinetische Energie des in Bewegung befindlichen Fahrzeuges durch ein System von einem einigermaßen vernünftigen Wirkungsgrad in die Batterien zurückgespeist wird. Berechnungen der Arbeit (Wattstunden) die bei einer Verzögerung von ca. 48 km/h bis zum Stillstand durch Rückspeisung in die Batterie eines Autobusses unter Verwendung des Gegenstandes der Erfindung wiedergewonnen werden kann, zeigen, daß die Batterieleistung in wirksamer Weise um 20 bis sogar 30 fo erhöht werden kann. Bei der in erster Linie bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Hauptschluß-(Reihen)-Gleichstrommotor für den Antrieb des Fahrzeuges

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verwendet, da sich ein Hauptschlußmotor durch ein hervorragendes Anzugsmoment auszeichnet. Während des Bremsvorganges des Kraftfahrzeuges wird der Motor vorzugsweise durch Anschalten einer normalerweise unwirksamen Nebenschluß-Feldwicklung an die Batterie und durch Abschalten des Ankers des Motors von der Batterie als G-leichstromgenerator betrieben, so daß die Klemmenspannung des Ankers des Motors zur Generator-Klemmenspannung wird, die zum Nachladen der Batterie während des Abbremsens des Fahrzeuges genutzt wird. Dieses Nachladen der Batterie bewirkt auch das Bremsen des Fahrzeuges mit Rückgewinn. Die Batteriespannung ist vorzugsweise eine hohe Gleichspannung, beispielsweise 100 V. Für das Nachladen der Batterie und für die Erzielung einer Bremsung mit Rückgewinn muß die von dem Anker des Motors abgegebene Spannung höher als die Klemmenspannung der Batterie, also höher als 100 V, sein. Dies ist bei verhältnismäßig hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht schwer mit einer Nebenschluß-Feldwicklung von bescheidener Größe erzielbar. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist jedoch eine außerordentlich große Nebenschluß-Feldwicklung erforderlich, um eine Spannung von über 100 V für das Nachladen der Batterie und für das wirksame Abbremsen des Fahrzeuges zu erzielen. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist das wirksame Abbremsen des batteriebetriebenen Kraftfahrzeuges und das wirksame Nachladen der Batterie selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten unter Verwendung einer Nebenschluß-Feldwicklung von sehr mäßigen Abmessungen erzielbar, indem zwischen den Anker des Motors und die Batterie eine Spannungserhöher-

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schaltung geschaltet wird, die die Spannung an dem Anker des Motors auch "bei den niedrigen v/ie --:uch bei den hohen Drehzahlen (bzw. Fahrgeschwindigkeiten) auf einen V/ert oberhalb der Spannung der Batterie anhebt.

Bei der in erster Linie bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll das Bremspedal wie ein herkömmliches Bremspedal arbeiten, d. h. der Grad der V,'irks?>rakeit der Bremse soll für einen gegebenen Grad der Betätigung des Bremspedales bei Geschwindigkeiten bis zu. niedrigsten Geschwindigkeit, bei der die Bremsung mit Mickgewinn, erfolgt, ziemlich konstant sein. Dies wird dadurch erreicht, da .V die durchschnittliche Spannung und die jeweilige Spannung der spannungserhöhenden oohültimg auf einem Niveau gehalten werden, das dem Grad der Bremspedalbetätigung proportional und von der Drehzahl des Ankers des Llotors unabhängig ist. Ära vorteilhaftesten wird dies dadurch erreicht, da- Ale Stromstärke in der Eebenschlui- Feldwicklui^ oder der durchschnittliche, durch die spannungserhöhende Schaltung hindurchflies sende Strom in direkte Proportion zum Gr^-ö der Bremspedalbetätigung und. in Proportion zum Kehrwert der Drehlzahl des .Ankers des Llotors gesetzt wird.

Die genannte spanmmgserhöhende Schaltung kann das Fahrzeug nicht vollständig zum Ha-ten "bringen, da bei Drehzahlen naheMil die am Anker des Llotors entwickelte Spannung nahezu Null "beträgt, iiach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine mechanische Bremseinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise nur dann wirksam

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wird, wenn das Bremspedal über einen gegebenen Punkt liinaus niedergedrückt wird. Bis zu diesem Punkt wird das Fahrzeug unter Bremswirkung mit Rückgewinn in der beschriebenen Weise verzögert. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt das kombinierte System für Bremsung mit Rückgewinn und mechanische Bremsung anscheinend wie ein herkömmliches mechanisches Bremssystem. Zu diesen genannten Vorteilen tritt noch hinzu, daß das mechanische Bremssystem im Vergleich zu einem herkömmlichen mechanischen Bremssystem nur einem verhältnismäßig geringen Verschleiß ausgesetzt ist, weil es normalerweise nur dazu verwendet wird, das Fahrzeug vollständig zum Stillstand zu bringen, nachdem es bis zu einer sehr niedrigen Geschwindigkeit durch das System mit Rückgewinn verzögert worden ist. Die Verwendung eines kombinierten Systems für die mechanische Bremsung und die Bremsung mit Rückgewinn in der beschriebenen Weise erhöht außerdem die Sicherheit des Bremssystems des Kraftfahrzeuges, da ein Versagen entweder des mechanischen oder des Rückgewinn- bzw. Regenerierungs-Teiles des Bremssystems die Funktionsfähigkeit des anderen Teiles nicht beeinträchtigt.

Die Erfindung schafft ferner eine vorteilhafte Ausbildung der spannungserhöhenden Schaltung sowie der Schaltung zum Steuern der Größe des Stromflusses zwischen Batterie und Gleichstrommotor für die Steuerung von dessen Geschwindigkeit im Interesse der Verminderung der Stromkreisverluste, der Batterieentladung und der größtmöglichen Verläßlichkeit des Leitungs- und Schaltsystems.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausftihrungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt:

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Pig. 1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung, teilweise in Form einer Blockschaltung, zur Veranschaulichung eines Drehzahl- und Bremssteuersystems eines batteriebetriebenen Kraftfahrzeuges mit den mannigfaltigen Merkmalen gemäß der Erfindung.

Fig. 2(a) bis 2(e) veranschaulichen Wellenformen des Stromes und der Spannung in verschiedenen Teilen der spannüngserhöhenden Schaltung, die einen Teil des Steuersystems nach Fig. 1 bildet.

Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm der Zeit- bzw. Synchronisierschaltung für die spannungserhöhende Schaltung, die einen Teil des Bremsteiles des Steuersystems nach Fig. 1 bildet.

Fig. 4 ist ein bevorzugtes Schaltdiagramm des Drehzahlsteuerteiles des Steuersystems gemäß Fig. 1.

Fig. 5 ist ein vereinfachtes ausschnittweises Blockschaltbild eines Teiles des Steuersystems gemäß Fig. 1 unter Hinzufügung von Einrichtungen, die die Bremswirkung der Schaltung von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges unabhängig machen.

Fig. 6 ist eine bevorzugte Schaltung für den in Fig. 5 als Blockschaltbild dargestellten Teil des Gegenstandes der Fig. 5.

Im folgenden werden unter Bezeichnungen wie "Regelsystem", "Drehzahlregelung" ganz allgemein auch reine Steuervorgänge verstanden.

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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine oder mehrere Batterien für die Versorgung eines Motors 4 mit Strom, der das betreffende Kraftfahrzeug antreibt. Der Motor 4 ist im vorteilhaftesten Pail ein Hauptschluß-Gleichstommotor mit einer Reihen-Wicklung 4a und einem Anker 4b! Der Motor hat außerdem eine Feldwicklung, die außer im normalen Bremsbetrieb des Fahrzeuges vollständig unwirksam oder, wie dargestellt, normalerweise mit dem Anker des Motors über einen strombegrenzenden Widerstand 5 verbunden sein kann, der in der Nebenschlußv/icklung einen kleinen Strom zuläßt, um ein Durchgehen des Hauptschlußmotors im Leerlauf, beispielsweise bei aufgebocktem Fahrzeug oder bei ungebremster Talfahrt zu verhindern. Um die Drehzahlregelung derjenigen eines üblichen Kraftfahrzeuges annähernd vergleichbar zu machen, wird die dem Motor 4 zugeführte durchschnittliche Energie durch Einstellung des Arbeitsspieles eines elektronischen Schalters gesteuert, der vorzugsweise ein gesteuertes Halbleiterventil, ein Leistungs-Thyristor 6 ist, dessen Anoden- und Kathodenelektroden 6a - 6c an den positiven Klemmen 2a der Batterien bzw. an der Hauptschluß-Feldwicklung 4a angeschlossen sind. (Der Thyristor ist ein Halbleiterelement, beispielsweise ein SCR oder gesteuerter Silicium-Gleichrichter, der nach Auslösung durch Zuführen eines geeigneten Signals zur Steuerelektrode 6b stark leitend bleibt, bis die Stromzufuhr zu ihm unterbrochen wird, indem beispielsweise an die Anoden- und Kathodenelektroden 6a - 6c eine entgegengesetzte Spannung angelegt wird.) Die gegenüberliegenden Klemmen der Batterie 2 sind vorzugsweise an Masse 8, beispielsweise den Rahmen des Kraftfahrzeuges, gelegt.

Der Leistungs-Thyristor wird periodisch durch die Zufuhr eines geeigneten Auslöse- oder Anschaltimpulses (Sperrdurchbruchspannung) von einer Zeit- bzw. Synchronisierschaltung 12 zur Steuerelektrode 6b angeschaltet. Der Leistungs-Thyristor

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6 wird periodisch abgeschaltet, indem der Anoden- und Kathodenklemme 6a-6c von einem Leistungs-Abschaltkreis 10 entgegengesetzte Spannungsimpulse zugeliefert werden, die durch Synchronisier- oder Steuerimpulse synchronisiert ist, die von der Synchronisierschaltung 12 geliefert werden. Die relative Phase der Anschalt- und Abschaltimpulse von der Synchronisierschaltung zur Steuerelektrode 6b des gesteuerten Halbleiterventils 6 und der Abschaltschaltung wird durch die Stellung des Beschleunigungspedals 14 oder eines anderen Drehzahlregelgliedes des κ Kraftfahrzeuges bestimmt. Das Beschleunigungspedal 14 kann beispielsweise je nach seiner Stellung eine Impedanz 16 verändern und auf diese V/eise die Frequenz oder die Zeitfolge der von der Synchronisierschaltung 12 erzeugten Impulse variieren. Die Synchronisierschaltung, die im folgenden noch beschrieben werden soll, ist so ausgebildet, daß sie gewährleistet, daß die Abschaltschaltung 10 in Tätigkeit tritt, bevor dem gesteuerten Halbleiterventil 6 ein Anschaltimpuls zugeliefert wird. Wäre dies nicht der Fall, könnte die noch zu beschreibende, bevorzugte Abschaltschaltung 10 das gesteuerte Halbleiterventil 6 nicht in den Sperrzustand bringen.

^ Um die Erzeugung übermäßiger Spannungen in der Hauptschlußfeldwicklung 4a und dem Anker 4b des Motors'zu verhindern, wenn das gesteuerte Halbleiterventil nichtleitend ist, ist an die Klemmen des Stromkreises des Ankers und der Hauptschluß-Feldwicklung ein Überbrückungs-G-leichrichter angeschlossen, so daß für den Ankergleichstrom zu diesem Zeitpunkt ein Leitungsweg für den Stromdurchgang zur Verfügung steht.

Wie oben bereits angedeutet, besteht ein Merkmal der Erfindung in der Schaffung eines neuartigen Bremssystems

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rait Regenerierung, das auf das Niederdrücken eines Bremspedals 20 od. dgl. anspricht und das Fahrzeug bis zu einer gegebenen niedrigen Geschwindigkeit verzögert. Vollständig sum Stillstand gebracht wird das Fahrzeug durch die Tätigkeit einer mechanischen Bremsregeleinrichtung 22, die vorzugsweise nur dadurch zur Wirkung gebracht wird,-daß das Bremspedal voll durchgetreten wird.

Die Einrichtung zum Verhindern einer Tätigkeit einer mechanischen Bremsregeleinrichtung 22 bis zum vollen Durchtreten des Bremspedals kann mannigfaltige Formen annehmen. V/ie dargestellt, ist zwischen einem mechanischen Bremsbetätigungsglxed 24 und dem Stößel 20' des Bremspedals eine Verbindung mit totem Gang vorgesehen, so daß das Betätigungsglied 24 nur dann wirksam wird, wenn der Stößel 20· des Bremspedals um eine festgelegte Strecke bewegt wird. In dem Maße, in dem das Bremspedal 20 aus seiner Ausgangs- oder Bezugsstellung herausbewegt wird, wird eine veränderbare Einrichtung 26, die beispielsweise eine variable Impedanz sein kann, fortschreitend in Übereinstimmung mit dem Grad der Bewegung des Pedals eingestellt.

Sobald das Bremspedal seine Ausgangsstellung verläßt, wird ein Schalter-30 geschlossen, ein Relais K1 wird erregt und schließt einen Satz von normalerweise geöffneten Kontakten K1-1, wodurch eine Nebenschluß-Feldwicklung 4c, die einen Teil der Gleichstrommotorkonstruktion 4 bildet, an die positiven Klemmen der Batterien 2 angeschaltet wird. Das andere Ende der Nebenschluß-Feldwicklung 4c ist bei 8 am Fahrzeug an Masse gelegt. Vorzugsweise kann ein vom Bremspedal geregelter Widerstand 29 mit der Nebenschlußwicklung 4c in Reihe geschaltet werden, so daß der Stromfluß durch die Nebenschluß-

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Feldwicklung 4-c mit zunehemendem Niederdrücken des Bremspedales 20 fortschreitend zunimmt, wodurch die' an den Klemmen des /inkers des Motors erzeugte Spannung 4b nicht übermäßig ausfällt, wenn die Bremse bei hohen Fahrgeschwindigkeiten in Tätigkeit gesetzt wird. Infolge der Erregung des Relais K1 wird ferner ein Satz von normalerweise geschlossenen Kontakten K1-2 geöffnet, so daß die Synchronisierschaltung 12 entregt wird und ein Sperrdurchbruch des gesteuerten Halbleiterventils 6 verhindert wird, während das Bremspedal 2ü niedergedrückt wird.

Durch Anschalten der Nebenschluß-Feldwicklung 4c an die Batterien 2 wird der Gleichstrommotor nun als Gleichstromgenerator betrieben, und an den Klemmen des Ankers 4b des Motors wird eine Spannung erzeugt, die von der Drehzahl des Ankers und von dem Strom in der Nebenschluß-Feldwicklung abhängt. Wenn das Bremspedal 20 freigegeben wird, werden die Kontakte 3° getrennt, und das Relais K1 wird entregt. Um eine Erzeugung übermäßiger Spannungen in der Nebenschluß-Feldwicklung 4c zu verhindern, ist an den Klemmen der Nebenschluß-Feldwicklung 4c ein Überbrückunga-Gleichrichter 31 angeschlossen.

Die während des Abbremsens des Fahrzeugs und beim Betrieb dea Motors als Generator an die Batterie 2 angelegte Spannung muß grosser als die Abgabespannung der Batterie 2 sein, um das Zuführen von Nachladestrom zur Batterie sowie eine Bremsung mit Rückgewinn zu ermöglichen. Die Erzeugung einer solchen Spannung an den Klemmen des Ankers 4b bei niedrigen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs würde .normalerweise eine sperrige und teuere Feldwicklung 4c voraussetzen. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung

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wird ,jedoch die an den Klemmen dea Ankers 4b des Motors entwickelte Spannung beim Betrieb des Motors als Generator durch eine spannungserhöhende Schaltung 33 erhöht, die zwischen die Klemmen des Ankers und der Batterie 2 eingeschaltet ist. Diese spannungserhöhende Schaltung kann mannigfaltige bekannte Firmen annehmen. Jj¹Ur die Zwecke der Erfindung besteht sie jedoch am vorteilhaftesten aus dem einzigen, in Fig. 1 dargestellten Stromkreis, der ausserordentlich einfach, verläßlich unct wirksam ist und der eine unverzügliche Änderung des Grades der zu erzielenden Spanmmgs erhöhung ermöglicht.

Die spannungs erhöhende Schaltung 33 weist einem mit dem einen Ende des Ankers 4b des Motors verbundenen induktiven V/iderstand 35 sowie einen ausserst einfachen und wirksamen ijtromregelteil auf, der allgemein mit 37 bezeichnet ist und zwischen das Ausgangsende (d.i. das dem Anker 4b abgewendete Ende) des induktiven Widerstandes 35 und Masse (d.i. das andere Ende des Ankers 4b) eingeschaltet ist. Die lieuheit der spannungs erhöhend en Schaltung 33 besteht in dem Stromregelteil 37· Der Stromregelteil 37 wird zyklisch abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht, und dies geschieht mit einer Frequenz, die davon abhängt, wie weit das Bremspedal 20 niedergedrückt wird. Der Ausgang der spannungerhöhenden Schaltung ist über einen Leiter 38 mit dem Ausgangsende des induktiven Widerstandes 35 und einem Trenngleichrichter 40 verbunden, der leitend ist, wenn die Ausgangsspannung der spannungserhöhenden Schaltung diejenige der Batterie 2 überschreitet. Wenn der Stromregelteil 37 leitend ist, fliegt durch den induktiven Widerstand 35 und den Stromregelteil 37 ein Strom II. Diese Wellenform des durch den induktiven Widerstand 35 fließenden Stromes ist

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in Fig. 2 (a) veranschaulicht. Vfenn der ύ tromregelteil nichtleitend gemacht wird, wird der Strom durch den, induktiven V/iderstand 55 3ur Last abgeleitet, die bestrebt ist, den Stromdurchgang durch den induktiven 7/iderstand zu vermindern. Der induktive »videratand jedoch entwickelt eine Spannung, die bestrebt ist, einen konstanten Stromfluß durch diesen aufrechtzuerhalten, und diese Spannung E2-E1, die in Fig. 2 (e) angedeutet ist,ist die von der Schaltung gelieferte BOOSTER- oder Verstärkungsspannung (wobei £2 die Spannung der Batterie 2 und £1 die Gleichspannung an den Klemmen des Ankers 4b des Motors ist). Mit Hilfe des noch zu beschreibenden Stromregelteiles wird diese BOOSTER-Spannung in Abhängigkeit von der. Länge der Periode T zwischen den aufeinanderfolgenden Unterbrech^ungen des Stromflusses in dem Stroraregelteil 37 verändert. - ,

ITach einem weiteren besonderen Merkmal der tirfindung ist der Stromregelteil 37 ein Thyristor-Stouerkreis mit einem Abschaltkondensator 41 mit einem Paar von Platten 41a-41b, die zwischen einem ersten Paar von Thyristoren 43, 44 und einem zweiten Paar von Thyristoren 47, 43 eingeschaltet sind. Die Kathode und Anode 43a bzw. 43c der gesteuerten Halbleiter-: ventile 43 sind mit der Kbndensatorplatte 41a .bzw. dem dem Anker 4b abgewendeteα Ende des induktiven ; Widerstandes 35 verbunden, und die Anode und Kathode 44a und 44c des gesteuerten Halbleiterventils 44 sind mit der Kondensatorplatte 41b und Masse verbunden. Anode und Kathode 47a bzw. 47b des Halbleiterventils 47 sind mit dem dem Anker 4b

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abgewendeten Ende des induktiven Widerstandes 35 bzw. der Kondensatorplatte 41b verbunden. Die Anode und Kathode 48a bzw. 43b des Halbleiterventils 48 sind mit der Kondensatorplatte 41a und mit Masse ΰ verbunden.

I}ie Sperrdurchbruch- oder Anschaltimpulse werden zunächst den Schalterelektroden 43b, 44b und 47b, 4^;3b der gesteuerten Halbletterventile 43, 44 bzw. 47, 4β von einer vom Bremspedal beeinflußten Synchronisierschaltung 45 aus zugeführt, so daß der Kondensator aufgeladen wird.. Die Paare von Ausgangsklemmen Al-Al', A2-A2¹, B1-B1» und B2-B2< der Synchronisierschaltung 45 sind an den Steuerelektroden und Kathoden der Thyristoren 43, 44, 47 und 43 angeschlossen, so daß sie diese in der soeben beschriebenen Weise auslösen. Die Synchronisierschaltung 45 wird durch einen Satz von normalerweise geöffneten Kontakten K1-3 eines Relais K-1 erregt, so daß sie nur tätig wird, wenn das Bremspedal 20 getreten wird. Bei der dargestellten Schaltung ist die an den Kondensator 41 angelegte Spannung auf den Wert der Spannung E2 der in Fig. 2d gezeigten Batterie festgelegt, so daß die Leitfähigkeit der Thyristoren 43-44 oder 47-48 unterbrochen wird, wenn der Kondensator auf diese Spannung aufgeladen ist. Der Kondensator 41 wirkt auf diese Weise als eine Einrichtung, die die Thyristoren 43 und 44 periodisch selbsttätig nichtleitend macht. Sobald die spannungserhöhende bzw. BOOSTER-Schaltung in Tätigkeit getreten ist, .indem dem Paar 43-44 oder 47-48 Thyristoren-Anschaltimpulse zugeführt wurden, wird der Kondensator 41 zunächst in solchem Sinn aufgeladen, daß er die leitung der betreffenden Thyristoren

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veranlaßt. Der Kondensator 41 wird dann entladen und wieder mit einer Spannung von einer der vorangegangenen Spannung entgegengesetzter Polarität aufgeladen. Pig. 2 (d) zeigt die Wellenform der Spannung an dem Stromregelteil 37 und Fig. 2 (c) zeigt die Wellenform des hindurchfliessenden Stromes. Aus Fig. 2 (b), die die Wellenform des von der spannungserhöhenden Schaltung abgegebenen Stromes zur Batterie veranschaulicht, ist zu erkennen, daß, wenn der Stromregelteil 37 aufhört, Strom zu leiten, der Strom in dem induktiven Widerstand 35 durch die,Belastung, d. i. durch den Gleichrichter und zur Batterie 2 fließt, so daß diese aufgeladen wird und der Motor 4 mit Rückgewinn abgebremst wird. Fig. 2 (e) zeigt die Änderung der Spannung an dem induktiven Widerstand 359 die die erhöhte Spannung erzeugt. Der Durchschnittswert dieser erhöhten Spannung, die an den Klemmen des induktiven Widerstandes 35 entwickelt wird, und der Durchschnittswert des zur Batterie fließenden Stromes in den Zeitabschnitten, in denen der Stromregelteil 37 nichtleitend ist, hängt von der Häufigkeit (Frequenz) ab, mit der dieser Schaltungsteil leitend bzw. nichtleitend gemacht wird. Die variable Impedanz 26 ist derart mit der Synchronisierschaltung verbunden oder bildet einen Teil derselben, das die Frequenz der Impulse der Synchronisierschaltung mit dem Grad der Bewegung des Bremspedals 20 aus seiner Anfangsstellung oder Bezugsstellung zunimmt.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der SynchroniaierschaItung Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die vom Bremspedal betätigte variable Impedanz 26 ein verstellbarer Wider stand» der mit einem Kondensator 51 in Reihe geschlossen ist, so daß ein

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Kondensatorladestromkreis zum Beeinflussen der Tätigkeit einer Kippschwingungsschaltung 53 herkömmlicher Ausbildung gebildet wird. Die Anschlußstelle des Widerstandes 26 und des Kondensators 51 ist mit der Emitterelektrode 55e eines Flächentransistors (Unijunction Transistors) 55 verbunden. Eine der Basen 55b des Flächentransistors 55 ist über einen Widerstand 57 mit einem Leiter 58 verbunden, der zu einer Erregergleichspannungsquelle 61 führt, und zwischen die andere Basis 55b' des Flächentransistors 55 und Masse ist ein Widerstand 59 eingeschaltet.'Das dem Widerstand 26 abgewendete Ende des Kondensators 51 ist geerdet, und das dem Kondensator 51 abgewendete Ende des Widerstandes 26 ist über die normalerweise getrennten Kontakte K1-3, die während des Bremsens des betreffenden Fahrzeuges geschlossen werden, mit der Gleichstromquelle 61 verbunden. Durch Schließen der Kontakte K1-3 wird also die Erreger-spannungsquelle 61 mit dem Kondensatorladeatromkreis verbunden, der den Widerstand 56 und den Kondensator 51 enthält. Die Größe des Widerstandes bestimmt die Geschwindigkeit, mit der die Spannung des Kondensators 51 die Auslösespannung des Flächentransistors 55 erreicht, bei dessen Auslösung der Kondensator 51 entladen wird und an dem Widerstand 59 einen positiven Impuls erzeugt.

Der Widerstand 59 bildet auch einen Teil eines kathode nge koppe It en, bistabilen Stromkreises 62 mehr oder weniger herkömmlicher Ausbildung mit einem Paar von npn-Transistoren 63, 64, die, wie angegeben, mit mannigfaltigen Widerständen und Kondensatoren verbunden sind. Diese Transistoren 63 und 64 sind zu jedem beliebigen Zeitpunkt im entgegengesetzten Leitfähigkeitszustand (d. h. der eine ist leitend, während der andere nichtleitend ist). Jedesmal,

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wenn ein positiver Impuls an dem Widerstand 59 entwickelt wird, werden die Leitfähigkeitszustände der Transistoren 63 und 64 umgekehrt. Der Wechsel des Leitfähigkeitszustande3 der Transistoren 63 oder 64 aus dem leitenden in den nichtleitenden Zustand hat ein plötzliches Ansteigen der Spannung an der Kollektorelektrode 63c bzw. 64c dieser Transistoren zur Folge. Die Kollektorelektrode 63c des Transistors 63 ist mit einer Differenzierschaltung gekoppelt, die einen Kondensator 67, einen Widerstand 69, einen Gleichrichter 71 zum Sperren der negativen Impulse und einen 'Widerstand 73 aufweist,, so daß bei jedem Umschalten des Transistors 63 aus dem leitfähigen in den nichtleitenden Zustand an dem Widerstand 73 ein scharfer positiver Impuls erzeugt wird.

In ähnlicher Weise ist die Kollektorelektrode 64c des Transistors 64 mit einer Differenzierschaltung gekoppelt, die einen Kondensator 67', einen Widerstand 69', einen Gleichrichter 71' zum Blockieren negativer Impulse und einen Widerstand 73' aufweist. Jedesmal also, wenn der Transistor 64 aus dem leitfähigen in den nichtleitenden Zustand geschaltet wird, erscheint ein scharfer positiver Impuls an dem Widerstand 73'. Es ist leicht zu erkennen, daß die an den Widerständen 73 und 73' auftretenden Impulse gegeneinander um 180° versetzt sind und daß wegen des Vorhandenseins der Gleichrichter 71 oder 71' an den Widerständen 73 und 73' keine negativen Impulse auftreten. Die Spannung an den Widerständen 73 und 73' werden iti Transistorverstärkerstromkreisen 75 bzw. 75' verstärkt. Die letzte Stufe der Verstärkerstromkreise 75 und 75' enthält die Transistoren 77 und 77' mit Primärwicklungen 80 und 80' von Impulstransformatoren

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82 und d2', die in die Kollektorstromkreise derselben eingeschaltet sind. Die Transformatoren 82 und 82' haben Paare von Sekundärwicklungen 84-35 und 84'-B5', an denen die Anschaltimpulse für die gesteuerten Halbleiterventile 43-44 bzw. 47-48 entwickelt werden. Es ist ersichtlich, daß die Frequenz dieser Impulse von der Frequenz der Tätigkeit der Kippschwingungsschaltung 53 direkt abhängt.

Eines der besonderen Merkmale der Erfindung ist die Art und Weise, in der der Ieistungs-Thyristor 6 von den von der Synchronisierschaltung 12 und der Abschaltsteuerschaltung 10 erzeugten Impulsen in verläßlicher Weise leitfähig bzw. nichtleitend gemacht wird. Die bevorzugten AusfUhrungsformen der letzteren Schaltungen sind in Fig. 4 veranschaulicht, die nun besprochen wird.

Die Zeit- bzw. Synchronisierschaltung 12 kann eine Rechteckimpulsgeneratorsehaltung 90 aufweisen, die an einer Ausgangsklemme 92 eine Spannung mit rechteckiger Wellenform erzeugt. Die genannten normalerweise geschlossenen Kontakte K1-2 des Relais K1, die die Erregung der Synchronisierschaltung 12 steuern, sind zwischen die Rechteckimpulsgeneratorschaltung 90 und die GIeichspannungsquelle 61 eingeschaltet. Ein Differenzierkondensator 93 ist zwisehen die Ausgangsklemme 92 und zwei Primärwicklungen 94 und 94' zweier Transformatoren 95 und 95' eingeschaltet. Infolge des Differenzierkondensators 93 treten in den Primärwicklungen 94 und 94' der Transformatoren 95 und 95' positive und negative

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Impulse auf, die mit dem Wechsel der Polarität der Rechteckausgangsgröße der Rechteckimpulsgeneratorschaltung 90 zusammenfallen. Der Transformator 95 weist zwei Sekundärwicklungen 97 und 99 auf, in denen Impulse induziert werden, die gegenüber den in den Sekundärwicklungen 97' und 99' der Transformatoren 95' induzierten Impulsen um 180° außer Phase sind.

Die in den Wicklungen 97 und 99 entwickelten Impulse werden den Steuerelektroden bzw. Kathodenelektroden 10Ob-IOOc und 101b-101c zweier gesteuerter Halbleiterventile 100-101 zugeführt, und die in den Wicklungen 97* und 99^! entwickelten Impulse werden den Steuerbzw. Kathodenelektroden 1O3b-1O3c und 1O4b-1O4c zweier gesteuerter Halbleiterventile 103-104 zugeführt, die einen Teil der Abschaltsteuerschaltung 10 bilden. Die Paare herkömmlicher Halbleiterventile 100-101 und 103-104 bilden zusammen mit einem Abschaltkondensator 106 eine Thyratron-Transistor-Brücke, die im wesentlichen der Thyratron-Transistor-Brücke ähnlich ist, die den Stromregelteil 37 der Spannungserhöhenden Schaltung 33 bildet. Dementsprechend sind die Anode und Kathode 100a-100c des gesteuerten Halbleiterventils 100 zwischen Anode 6a des Halbleiterventils 6 und die Platte 106 a des Kondensators 106, und die Anode und Kathode 101a-101c des Halbleiterventils 101 zwischen die Platte 106b des Kondensators 106 und die Kathode 6c des Halbleiterventils 6 geschaltet. In ähnlicher Weise sind die Anode und

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Kathode 1O3a-1Q3c des Halbleiterventils 103 zwischen die Anode 6a des Halbleiterventils 6 und die Kondensatorplatte 106b, und die Anode und Kathode 104a-104b des Halbleiterventils 104 zwischen die Kondensatorplatte 106a und die Kathode 6c des Halbleiterventils 6 geschaltet.

Im normalen Betrieb der Schaltung arbeitet wie ersichtlich die Rechteckimpulsgeneratorschaltung 90, da die zugeordneten, normalerweise geschlossenen Kontakte K1-2 geschlossen sind und die Sperrdurchbruchimpulse für die gesteuerten Halbleiterventile während aufeinanderfolgender Halbperioden den Steuerelektroden 10Ob-IOIb der Paare 100-101 und 103-104 von Halbleiterventilen zugeführt werden und diese Paare von Halbleiterventilen während abwechselnder Halbperioden der von dem Rechteckimpulsgenerator ausgehenden Rechteckwelle ausgelöst werden. Bei Sperrdurchbruch der Halbleiterventile 100-101 wird der Kondensator 106 bis zur Abgabespannung der Batterie aufgeladen, wobei die Platte 106a in bezug auf die Platte 106b positiv ist. Wenn der Kondensator 106 schon aufgeladen ist, wird der Stromfluß unterbrochen, und die gesteuerten Halbleiterventile 100-101 werden nichtleitend. Wenn das Halbleiterventil 6 anschließend ausgelöst wird, kann es durch die Auslösung der Halbleiterventile 103-104 nichtleitend gemacht werden, durch die die Platte 106b des Kondensators 106, die sich dann auf einem negativen Potential befindet, mit der Anode 6a des Halbleiterventils 6 verbunden wird und die Platte 106a, die sich auf einem

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positiven Potential befindet, mit der Kathode 6c des Halbleiterventils 6 verbunden wird, wodurch das Halbleiterventil 6 nichtleitend wird. Sobald der Kondensator 106 das Halbleiterventil 6 nichtleitend gemacht hat, wird der Kondensator 106 entladen und in entgegengesetztem Sinn auf die Spannung der Batterie 2 aufgeladen, so daß die Platte 106b in bezug, auf die Platte 106a positiv wird und infolgedessen der Kondensator 106 in Tätigkeit tritt und das Halbleiterventil 6 für die Dauer der anschließenden Halbperiode der Ausgangsgröße der Rechteckimpulsgeneratorschaltung 90 nichtleitend gemacht, wenn die Halbleiterventile 100-101 ausgelöst werden.

V/ie bereits angedeutet, ist es unbedingt erforderlich, daß, wenn der Regelschaltung nach Fig. 1 zu Beginn Energie zugeführt wird, entweder die Halbleiterventile 100-101 oder die Halbleiterventile 103-104 früher als das Halbleiterventil 6 ausgelöst w'erden. "Wenn das Halbleiterventil 6 zuerst ausgelöst würde, könnte der Kondensator 106 niemals aufgeladen werden, da die Leitfähigkeit des Halbleiterventils 6 die Brückenschaltung 10 kurzschließt und eine Tätigkeit derselben verhindert.

Um zu gewährleisten, daß das Halbleiterventil 6 nicht früher ausgelöst werden kann, als die Paare 100-101 und 103-104 von Halbleiterventilen in der Energieabschaltschaltung 10, wirkt die Rechteckimpulsgeneratorschaltung 90 als Hauptsynchronisierachwingkreis auch für den Schwingkreis 109 mit variabler Frequenz, der . für das Halbleiterventil 6 Ansehaltimpulse erzeugt,

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die gegenüber der differenzierten Ausgangsgröße der Rechteckimpulsgeneratorschaitung 90 zeitlich verzögert sind.

Der Schwingkreis 109 mit variabler Frequenz wird von einem Eingangsstromkreis synchronisiert, zu dem ein Transformator 110 mit einer zwischen den Differenzierkondensator 93 und Masse geschalteten Primärwicklung 112 und einer Sekundärwicklung 114 gehört, die die differenzierten Impulse einer Doppelweggleichrichterschaltung 118 zuführt, die zur Sekundärwicklung parallel geschaltet ist, so daß nur positive Impulse von der Ausgangsklemme 118' der Doppelweggleichrichterschaltung auftreten. Die Impulse an der Ausgangsklemme 118' werden über einen Schaltungsteil, zu dem ein Widerstand 120 in Parallelschaltung mit einem Kondensator 122 gehört, der Basis 124b eines npn-Transistors 124 zugeführt. Zwischen die Basis 124b des Transistors 124 und Masse ist ein Widerstand 126 geschaltet, und der Emitter und der Kollektor 124e bzw. 124c des Transistors 124 sind an die Klemmen des Kondensators 130 angeschlossen, der den Synchronisierkondensator einer Flächentransistor-(unijunction)Kippschwingungsschaltung ähnlich der oben beschriebenen Schaltung 53 (Fig. 3) bildet.

Wenn der Basis 124b des Transistors 124 ein positiver Impuls zugeliefert wird, wird der Transistor hochgradig leitend, so daß der Kondensator 130, vorausgesetzt, daß er vorher aufgeladen ist, schnell entladen wird und den Beginn einer Ladeperiode für den Kondensator 130 einleitet. Wenn zu Beginn der Synchronisierscnaltung

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Energie zugeführt wird, ist der Kondensator 130 wahrscheinlich entladen. Der Kondensator 130 ist mit der vorher genannten variablen Impedanz 16 in Reihe geschaltet, die durch die Stellung des Beschleunigungspedals 14- einstellbar ist. Die variable Impedanz ist in Fig. 4 als Regelwiderstand dargestellt, der über einen Satz von normalerweise geschlossenen Kontakten K1-2¹ des Relais K1 mit einer Quelle 61 positiver Spannung verbunden ist« Die Anschlußstelle des

" Kondensators 130 und des Widerstandes 16 ist über einen 'etrombegrenzenden Widerstand 16a der Emitterelektrode des Flächentransistors 134 verbunden. Daraus ist ersichtlich, daß, wenn der soeben beschriebenen Schaltung einleitend Energie zugeführt wird, der Kondensator 130 über den Widerstand 16 aufgeladen wird, wobei die Aufladezeit genügend lang ist, so daß die Rechteckimpulsgeneratorschaltung bereits die Rechteckspannung erzeugt hat, von der die Impulse für die Auslösung der Paare 100-101 und 103-104 für das Aufladen des Kondensators 106 erzeugt werden, bevor die Kippschwingungsschaltung 109 irgendwelche Impulse zu erzeugen vermag. Wenn die Spannung an den Klemmen des Kondensators 130 die Auslösespannung des Feldtransistors (unijunction) 134 erreicht, wird dieser starkleitend, so daß der Kondensator 130 entladen wird und an den Widerstand 137s der zwischen die untere Basis 134b¹ des Feldtrans ist örs 134 und Masseeingeschaltet ist, entwickelt wird. Die Primärwicklung 142 des Transformators 140 ist parallel zum Widerstand 137 geschaltet, so daß an der Wicklung 142 ein Impuls • auftritt, wenn der feIdtraneistor 134 ausgelöst wird. Dies© Impulse treten la der Sikiindärwieklatig 144 des Transformators 140 auf und werden der Basis und der

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Kathode 6b-6c des Halbleiterventila 6 zugefüixt.

Es ist zu erkennen, daß der Wert des Widerstandes I6 sich mit der Stellung dea Beschleunigungspedals H ändert, und die Zeit, die der Kondensator 130 braucht, um die Aualöseapannung dea Flächentransistors 134 zu erreichen, ändert sich entsprechend. Da eine höhere Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit ä.n höheres Arbeitsspiel des Halbleiterventila 6 erfordert, nimmt der Widerstands wert dea Widerstandes 16 in dem Maße ab, in dem das Beschleunigungspedal 14 getreten wird.

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der

(BOOSTER-)

spannungserhönenden/Schaltung 33 und der Synchronisierschaltung 45 gemäß Fig. 1 ·, bei der die Intensität der Bremswirkung für einen gegebenen Grad der Betätigung des Bremspedales 20 aich bis zur niedrigsten Fahrgeschwindigkeit, bei der die Bremsung mit Rückgewinn möglich iat, mit der G-eachwindigkeit des Fahrzeuges nicht wesentlich ändert. Vor einem gegebenen Feldstrom nehmen bei der Verzögerung der Drehzahl dea Ankera 4b des MotorB die am Anker 4b dea Motors entwickelte Spannung,und der Ausgangastrom der apannungaerhöhenden Schaltung 33 nach Fig. 1 aelbst dann ab, wenn das Bremspedal in einem konstanten Maß niedergetreten gehalten wird. Um einen im wesentlichen konstanten durchschnittlichen Ausgangsstrom der spannungserhöhenden Schaltung bei einem gegebenen Maß der Betätigung des Bremspedals auch bei veränderlicher Fahrgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wird gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung die Frequenz, mit der die abgewandelte Synchronesierachaltung

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45' arbeitet, um die Paare 43-44 und 47-48 von Halbleiterventilen der abgewandelten Spannungserhöhenden Schaltung 33' nach Fig. 5 mit der Geschwindigkeit verändert, so daß jeglichem Beatreben des durch den induktiven Widerstand 35 fließenden durchschnittlichen Stromes, bei einem gegebenen Maß der Betätigung des Bremspedales 20 anzusteigen oder abzufallen, begegnet wird, indem die Frequenz, mit/der Strom in dem Stromregelteil 37 unterbrochen wird, erhöht bzw. vermindert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Widerstand 150 mit dem induktiven Widerstand 35 in Reihe geschaltetjist, so daß die an dem Widerstand 150 entwickelte Spannung ein Maß für den durchschnittlichen, von der Spannungserhöhenden Schaltung 33' zu den Batterien 2 fließenden Strom ist. Dieser Widerstand 150 muß außerordentlich gering aein₉ so daß eine nur kleine Energiemenge darin verlorengeht. Beispielsweise ist dieser Widerstand so gering, daß der Spannungsabfall über diesen Widerstand nur 50 mV beträgt. Diese Spannung wird einem Yerstärkerstromkreis 152 zugeführt, der der Synchronisiersehaltung 45' ein Steuersignal zuliefert, so daß die Frequenz der Tätigkeit der Synchronisierschaltung 45' in dem Maße erhöht bzw. vermindert wird, in dem der Spannungsabfall über den Widerstand bestrebt ist zu steigen oder zu fallen. ·

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Yerstärkerstromkreises 152 und einer abgewandelten Synchronisierschaltung 45'. Der dargestellte Verstärkerstromkreis 152 weist eine genormte, handelsübliche integrierte Yerstärkerbaueinheit 156 auf, die vom Typ-■uA 709 oder einem gleichwertigen Typ sain kann, wie er von einer Reihe von Herstellern erzeugt wird.

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Die Verstärkereinheit hat zwei Eingänge 156a und 156b, die über Widerstände 158 bzw. 158· mit dem negativen bzw. dem positiven Ende des Widerstandes 150 verbunden ist. Die positive Eingangsklemme des Verstärkers 156b ist über einen Widerstand 158" mit Masse verbunden. Zwischen die Ausgangsklemme 156c und die negative Eingangsklemme 156a der Verstärkereinheit 156 ist an diese ein Widerstand'160 angeschlossen. Das eine Ende eines Lastwiderstandes ist über einen Leiter 160' mit der Ausgangsklemme 156c der Verstärkereinheit verbunden, und das andere Ende des Widerstandes 162 ist geerdet. Die Widerstandswerte der der Verstärkereinheit 156 zugeordneten Widerstände sind so gewählt» daß eine geeignete Verstärkung gewährleistet wird, die in der Größenordnung von ca. 100-200 liegen kann.

Das nicht geerdete Ende eines Widerstandes 162 kann über einen Widerstand 164- mit der Basis 166b eines npn-Transistors 166 verbunden sein, der mit den zugeordneten Impedanzelementen einen Einheits-Vorverstärkerstromkreis bildet. Der Transistor 166 hat einen Emitter 166e, der über einen Widerstand 168 mit dem Ladekondensator 51 der Flächentransistor-(unijunctionjKippschwingungsschaltung 53 verbunden ist, und einen Kollektor 166c, der über die normalerweise offenen Kontakte K1-3 des Relais K1 mit der positiven Spannungsklemme 61 verbunden ist. Der Stromkreis zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 166 wird auf diese Weise durch den vom Bremspedal geregelten Widerstand 26 in der Kipp* schwingungsachaltung gemäß Fig. 3 ersetzt (und dieser Widerstand ist in den Stromkreis der Basis des

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Transistors 166 verlegt). Die Spannung, auf die der Kondensator gemäß Pig. 6 aufgeladen *ird, hängt von der Spannung in dem Basisstromkreis des Transistors 166 ab.

Die Spannung an der Basis 166b des Transistors 166 hängt grundsätzlich von dem Widerstandswert des von dem Bremspedal geregelten Widerstandes 26· ab, der zwischen die Basis 166b und die positive Klemme 61 ψ eingeschaltet ist. In dem Maße also, in dem das Bremspedal 20 getreten bzw. freigegeben wird, wird der Widerstand 26' entsprechend erhöht oder vermindert und damit die Größe der positiven Spannung an der Basis 166b erhöht bzw. vermindert, und dies hat eine Erhöhung bzw. Verminderung der Frequenz der Tätigkeit des Kippschwingungskreises 53 zur Folge, von dem der Flächentransistor 55 einen Teil bildet.

Die Vorspannungsbedingung der Basiselektroden 166b des Transistors 166 ist auch von der Spannung beeinflußt, die von der Verstärkereinheit 156 an dem Widerstand 162 entwickelt wird. Wenn das Bremspedal 20 * niedergetreten wird, liefert die Spannungserhöhende Schaltung, die von dem Anker des Motors gespeist ist, den Batterien 2 einen gegebenen Strom zu, der von der ursprünglichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges und dem Maß abhängt, bis zu welchem das Bremspedal niedergetreten wird, und jedem Bestreben des von der Spannungserhöhenden Schaltung 33' fließenden Stromes, mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ebenfalls abzunehmen, wird durch die Verstärkereinheit 156 begegnet, die der Basis 166b des Transistors 166 eine fortschreitend steigende

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positive Spannung (oder eine fortschreitend' abnehmende negative Spannung) zuliefert., so daß die Frequenz der Kippschwingungsschaltung 53 fortschreitend erhöht und damit der Stromfluß von der Spannungserhöhenden Schaltung 33' zu den Batterien a-tabil gehalten wird.

Es ist daher offen-sichtlich;., daß die verschiedenen Merkmale der Erfindung ein verläßliches und glattes Steuern des Bremsvorganges und der Geschwindigkeit bei batteriebetriebenen Fahrzeugen in einer Weise ermöglichen, die die Ladekapazität der Batterie auf ein Höchstmaß steigert, indem die Verzögerung oder das Bremsen des Fahrzeuges in wirksamer Weise für die Nachladung der Batterie selbst bei verhältnismäßig niedrigen Fahrgeschwindigkeiten genutzt werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gestattet es darüber hinaus, die Geschwindigkeits- und Bremssteuerung in ganz ähnlicher Weise zu bedienen wie bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen. Indem ferner mechanisches Bremsen und Bremsen mit Rückgewinn in der beschriebenen Weise kombiniert werden, wird die für den mechanischen Teil des Bremssystems erforderliche Wartung auf ein Minimum vermindert, die Lebensdauer des mechanischen Teiles des Bremssystems in höchstem Maße verlängert und eine größere Verläßlichkeit des Bremssystems erreicht.

Abwandlungen dieser beschriebenen, in erster Linie bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken in mannigfaltiger Weise möglich.

- Patentansprüche -

SO 9 84 5/09 9 A "_3Q~._

Claims

• - jo - ■ ' ■ .

Pa t enta ns pr üche:

Elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug mit einem von einer Batterie gespeisten Elektromotor,., gekennzeichnet durch eiiB Motorbrems- und Batterieladeeinrichtung mit einer bei Verzögerung des Fahrzeuges tätig werdenden Einrichtung zum Verändern der Schaltung durch Umschaltung des Elektromotors auf den Betrieb eines Generators zur Erzeugung einer Gleichspannung, die in einem Geschwindigkeitsbereich des; Fahrzeuges von einer gegebenen oberen Geschwindigkeit bis hinab zu einer gegebenen, verhältnismäiJig niedrigen Geschwindigkeit, die einen Bruchteil der gegebenen oberen Geschwindigkeit beträgt, höher ist als die Batteriespannung, mit einer an dem Ausgang des elektrischen Generators angeschlossenen, spannungserhöhenden Schaltung, die die Ausgangsspannung des Generators erhöht, und mit einer Kupplungseinrichtung zum Anschließen des Ausganges der spannungserhöhenden Schaltung an die Batterie zum Aufladen derselben und zum Abbremsen des Fahrzeuges mit Energierückgewinn.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da id ein von der Bedienungsperson gesteuertes Brens— steuerglied vorgesehen ist, um die Verzögerung des Fahrzeuges und das Laden der Batterie herbeizuführen, daß die Einrichtung zum Verändern der Motorsehaltung durch die Bewegung des Bremsregelgliedes aus einer Bezugsstellung heraus in Tätigkeit setzbar ist, äaü die spannungserhöhende Schaltung Einrichtungen nun Verändern des Durchschnittswertes des durch die spannungserhöhende Schaltung fließenden Stromes in Abhängigkeit vom Grad der Bewegung des Bremsregelgliedea

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aufweist und daß für eine gegebene Drehzahl des Generatora die Höhe der den Rückgewinn erzeugenden Bremskraft von dem Maß abhängt, in dem da3 Bremsregelglied bewegt wird.

Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine normalerweise wirksame, in Reihe geschaltete und eine normalerweise unwirksame, im Nebenschluß geschaltete Feldwicklung aufweist und daß die die Schaltung verändernde Einrichtung den Motor auf Generatorbetrieb umschaltet, indem sie die Uebenschlußfeldwicklung mit der Batterie betrieblich verbindet.

Fahrzeug nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein SieIchstrommotor mit einem Motoranker mit zwei Ankerklemmen ist, an denen die Ausgangsspannung des Generators auftritt und an denen die Batterie normalerweise für den Betrieb als Motor angeschlossen ist; und daß die spannungserhöhende Schaltung einen mit einer der Klemmen des Ankers des Motors verbundenen induktiven Widerstand, eine zwischen das der einen Ankerklemme abgewendete Ende des induktiven Widerstandes und die andere Klemme des Ankers geschaltete Stromsteuereinrichtung, eine Einrichtung zum Verbinden .des dem Anker des Motors abgewendeten Endes des induktiven Widerstandes mit der einen Klemme der Batterie und eine Einrichtung aufweist, die die Stromregelelnrichtung in periodischen Zeltabständen vorübergehend leitend macht, so daß die periodische Unterbrechung des Stromflusses durch die Stromregelelnrichtung die er höhte Spannung erzeugt.

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5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Bedienungsperson betätigbares Bremssteuerglied zur Herbeiführung der Verzögerung des Fahrzeuges und zum Aufladen der Batterie vorgesehen ist, daß die Einrichtung zum Verändern der Motorschaltung durch die Bewegung des Bremsregelgliedes aus einer Bezugsstellung heraus wirksam gemacht wird und daß die Einrichtung, die die Stromregeleinrichtung in periodischen Zeitabständen vorübergehend leitend macht, die Frequenz der Tätigkeit derselben in Abhängigkeit von Änderungen der Stellung des Bremsregelgliedes der jeweiligen· Stellung derselben entsprechend ändert und somit die Größe des der Batterie zugeführten durchschnittlichen Ladestroms verändert.

6. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregeleinrichtung folgende Teile aufweist: einen Kondensator mit einem Paar Platten, ein erstes Paar von gesteuerten Halblelterventilen (Thyristoren), von denen das eine zwischen die eine der Kondensatorplatten und das genannte ferne Ende des induktiven Widerstandes und von denen das andere zwischen die andere Platte des Kondensators und die andere Klemme des Ankers eingeschaltet ist, daß der gleichzeitige Sperrdurchbruch des ersten Paares von Halbleiterventilen zunächst die Entladung und dann die Aufladung des Kondensators mit umgekehrter Polarität und die momentane Leitfähigkeit des ersten Paares von Halbleiterventilen bewirkt; ein zweites Paar von gesteuerten HaIbleiterventllen, von denen das eine zwischen die andere Kondensatorplatte und das ferne Ende des induktiven Widerstandes und das andere zwischen

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■■.die erstere Kondensatorplatte und die andere ..Ankerklemme geschaltet ist, so daß der gleichzeitige Sperrdurchbruch des ersten Paares von Halbleiterventilen zuerst das Entladen und dann das Aufladen des Kondensators mit entgegengesetzter Polarität sowie die momentane Leitfähigkeit -des-zweiten Paares von HaIbleiterventilen her belöge führt; und daß die Einrichtung, die die Stromregeleinrichtung in periodischen Abständen momentan leitfähig macht, abwechselnd den Sperrdurchbruch des ersten Paares von Halbleiterventilen gleichzeitig und des zweiten Paares von Halbleiterventilen gleichzeitig herbeifährt.

7, Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Hauptschluß-(Reihen)-G-leichstrommotor mit einer normalerweise wirksamen Hauptschlußwicklung und einer Nebenschlußwicklung sowie mit einem Anker mit zwei Ankerklemmen ist, an die die Batterie für die Erregung des Motors über die Hauptschlußwicklung anschließbar ist, daß das Kraftfahrzeug ein aus einer Bezugsstellung fortschreitend herausbewegbares Geschwindigkeitssteuerglied zum Verändern der Drehzahl des Elektromotors aufweist und daß ein aus einer Bezugsstellung fortschreitend herausbewegbares Bremssteuerglied zum Verändern der auf das Fahrzeug auszuübenden Bremskraft vorgesehen ist und daß eine Schaltung zum Steuern der Tätigkeit des Elektromotors vorgesehen ist, die folgende !Teile aufweist: ein gesteuertes Halbleiterventil (Leistungs-Thyristor) mit Lastklemmen, die zwischen die Batterie und die Hauptschlußwicklung geschaltet sfad, und Motorankerklemmeη und eine Steuerklemme zum Anlegen der Sperrdurchbruchspannung an das Halbleiterventil, eine Steuer-

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einrichtung für das Haltflettervent.il zum ELnstelllen Her durchschnittlichen Anschaltisiauer des Haibletberventtls in Übereinstimmung mit der Stellung des Geschwindigkeitsregelgliedes, eine normalerwetse offene Schalteinrichtung in dem Stromkreis zwischen der Batterie und der tfebenschlußwicklung, wobei die Einrichtung zum Verändern der Motorschaltung eine Schaltungseinrichtung aufweist» die in Abhängigkeit von der Bewegung des Bremsregelgliedes aus seiner Bezugsstellung durch Schließen des letzteren Stromkreises den Motor auf Generator— betrieb umschaltet, eine an die Ankerklemmen des Motors angeschlossene spannungserhöfaende Schaltung, die an ihrem Ausgang eine erhöhte Spannung wesentlich oberhalb der Batteriespannung zum laden der Batterie und zum Ermöglichen des Abbremsens des Fahrzeuges mit iSnergierückgewinn erzeugt, wenn der Motor als Generator arbeitet, und die eine Einrichtung zum Verändern des durchschnittlichen Stromflusses durch die spannungserhöhende Schaltung entsprechend der Auslenkung des Bremsregel— gliedes aus seiner Bezugsstellung sowie eine Gleich— richteretnrichtung aufweist, die für das Laden der Batterie und das Abbremsen des Hotors zwischen den Ausgang der Spannungserhöhenden Schaltung und die Batterie geschaltet ist.

8. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Fahrer betätigbare3 Bremssteuerventil vorgesehen ist, das die Einrichtung zum Ändern der Motorschaltung in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Bremsregelgliedes den Elektromotor auf den Betrieb als Generator umschaltet, und daß die Verbindungseinrichtung in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Bremsregelgliedes die Ausgangsenergie des Generators der Batterie zum Laden derselben und zur Erzielung der Abbremsung des Kraftfahrzeuges unter Energierückgewinn zuführt, und daß 909845/0994

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ferner eine normalerweise untätige mechanische Bremseinrichtung zum Stillsetzen des Fahrzeugs unterhalb der gegebenen verhältnismäßig niedrigen Geschwindig-. keit sowie eine mechanische Bremsregeleinrichtung vorgesehen sind, die die mechanische Bremseinrichtung unterhalb der gegebenen, relativ niedrigen Geschwindig-3:eit zur V.'irkung bringt.

⁽j: Elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dab die mechanische Bremsregeleinrichtung eine Einrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von der Bewegung des Bremsregelgliedes über eine gegebene Stellung hinaus die mechanische Bremseinrichtung zur Wirkung bringt.

10. Elektrisches Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dafc der Elektromotor eine normalerweise wirksame Hauptschluisfeldwicklung und eine Hebenschlüifeldwicklung aufweist und daß die Einrichtung zum Verändern der Motorschaltung die Nebenschlukfeldwicklung zur Umschaltung des Motors auf Generatorbetrieb betrieblich mit der Batterie verbindet. "

11. Elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brems- und Batterienachladesystem eine zusätzliche Einrichtung zur Schaffung eines relativ konstanten und fortschreitend unterschiedlichen Ausgangsstγοπβ des elektrischen Generators für jede fortschreitend unterschiedliche Stellung des Bremsregelgliedes derart vorgesehen ist, daß der Strom sich mit Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen der freien Fahrgeschwindigkeit und der verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit im wesentlichen nicht ändert.

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12. Elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch O, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Einrichtung zur Schaffung eines verhältnismäßig konstanten und fortschreitend unterschiedlichen Ausgangsstromes des elektrischen Generators für jede fortschreitend unterschiedliche Stellung des Bremsregelgliedes, im wesentlichen ohne Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bis zu einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit hinab vorgesehen ist.

13. Fahrzeug nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Bedienungsperson betätigbares Bremssteuerglied zum Herbeiführen einer Verzögerung des Fahrzeuges und eines Ladevorgangs der Batterie vorgesehen ist, daß die Einrichtung zum Verändern der Motorschaltung durch die Bewegung des Bremsregelgliedes aus einer Bezugsstellung desselben zur Wirkung gebracht wird und daß die Einrichtung, die die Stromsteuereinrichtung in periodischen Abständen momentan leitfähig macht, in Abhängigkeit von der Stellung des Bremsrege 1-gliedes arbeitet, indem es die Frequenz der Tätigkeit direkt proportional zum Grad der Auslenkung des Bremsregelgliedes aus seiner Bezugsstellung und umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeuges bis hinab zu der verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit variiert.

14. Elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die spanηungserhöheηde (BOOSTER-) Schaltung eine Einrichtung zum Verändern des durchschnittlichen Wertes des durch die Spannungserhöhende Schaltung fließenden Stromes entsprechend dem Grad

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der Auslenkung des BremslDetätigungsgliedea aufweist und da id die Hohe der rückgewinnbaren Bremsenergie bei einer gegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeuges von dem Betätigungsgrad des Bremsregelgliedes abhängt.

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