DE19723790A1 - Fahrantrieb - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrantrieb für ein
Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruches 1 angege
benen Gattung sowie auf ein Verfahren zur Steuerung eines
solchen Fahrantriebs.
Ein derartiger Fahrantrieb ist aus der DE-OS 34 39 700 be
kannt. Dabei weist die Steuerschaltung einen steuerbaren
Gleichrichter auf, der in Abhängigkeit von der Gaspedal
stellung des Fahrzeugs gesteuert wird und kontinuierlich
den Erregerstrom des Drehstromgenerators und damit den Grad
der Lastbeaufschlagung des Verbrennungsmotors steuert.
Mit dem von dem Drehstromgenerator erzeugten Strom wird ein
Asynchron-Wechselstrommotor beaufschlagt, der einen
Synchrongenerator antreibt. Mit dem vom Synchrongenerator
erzeugten Strom werden über Schalter vier Synchronmotoren
beaufschlagt, von denen jeweils einer einem Rad des Fahr
zeugs zugeordnet ist.
Der vom Drehstromgenerator erzeugte Strom wird weiterhin
über einen steuerbaren Gleichrichter und Schalter zu einer
Fahrzeugbatterie geleitet, um diese aufzuladen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrantrieb
der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach aufge
baut ist und die vom Drehstromgenerator erzeugte
elektrische Energie mit einem Minimum elektrischer Übertra
gungselemente dem Drehstromantriebsmotor zum Antrieb der
Treibachsen zuführt. Ferner soll ein Verfahren angegeben
werden, durch das die elektrische Energie lediglich mit ge
ringen Verlusten übertragen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fahrantrieb
mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst.
Als besonders vorteilhaft wird bei der erfindungsgemäßen
Ausbildung angesehen, daß die Erregermaschine abhängig von
den Drehzahlen und Rotorlagen des Drehstromantriebsmotors
und des Drehstromgenerators von dem Dreiphasenfrequenzum
richter frequenz-, amplituden- und phasenvariabel beauf
schlagt und auf diese Weise bereits im Drehstromgenerator
die elektrische Energie frequenz-, amplituden- und phasen
richtig für den Drehstromantriebsmotor erzeugt wird und
diesem direkt zufließen kann. Aufwendige und zu Energie
verlusten führende Komponenten zwischen Drehstromgenerator
und Drehstromantriebsmotor werden so vermieden, so daß die
Kosten des Fahrantriebes niedrig gehalten werden können.
Der dem Dreiphasenfrequenzumrichter vorgebbare Sollwert
kann in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung des Kraft
fahrzeuges änderbar sein. Um den Verbrennungsmotor eben
falls lastabhängig zu steuern, kann die Steuerschaltung den
Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von dem Steuersignal an
steuern. Zu einem geringen Bauraum führt es, wenn die
Steuerschaltung in dem Dreiphasenfrequenzumrichter
integriert ist.
Vorzugsweise sind die Läufer der Erregermaschine und des
Drehstromgenerators auf einer Verlängerung der Kurbelwelle
des Verbrennungsmotors fest angeordnet. Um alternativ zu
der direkten Drehstromversorgung durch den Drehstromgenera
tor bei ruhendem Verbrennungsmotor den Drehstromantriebs
motor mit Drehstrom versorgen zu können, kann durch den vom
Drehstromgenerator erzeugten Drehstrom über einen Frequenz
umrichter ein Energiespeicher beaufschlagt sein. Der
Energiespeicher kann über diesen Frequenzumrichter oder ge
gebenenfalls einen separaten Frequenzumrichter mit dem Sta
tor des Drehstromantriebsmotors verbunden ist. Dabei fließt
der im Stator des Generators erzeugte Drehstrom direkt zum
Stator des Drehstromantriebsmotors und/oder über den Fre
quenzumrichter in den Energiespeicher. Über den Frequenzum
richter kann auch Energie aus dem Energiespeicher in das
System zurückgespeist werden. Im Fall der Bremsenergie
rückgewinnung oder der Verwendung des Verbrennungsmotors
als Hilfsbremse arbeitet der Drehstromantriebsmotor als
Drehstromgenerator und speist entweder den Energiespeicher
oder treibt den Drehstromgenerator als Elektromotor gegen
die Widerstände des Verbrennungsmotors an.
In einfacher Ausbildung sind dabei vorzugsweise der erste
und der zweite Frequenzumrichter durch einen einzigen Fre
quenzumrichter gebildet.
Ist der Stator des Drehstromgenerators und/oder der Stator
des Drehstrommotors um die Achse seines Läufers drehbar an
treibbar, so kann mindestens einer der beiden Statoren um
lauffähig in ein Verzweigungsgetriebe integriert sein, wo
bei vorzugsweise der vom Drehstromgenerator erzeugte Dreh
strom über eine Schleiferverbindung vom Stator des Dreh
stromgenerators zum Stator des Drehstrommotors übertragbar
ist. Damit rühren die Energieverluste der Schleifer nur aus
der Differenzdrehzahl der Statoren her.
In einer vorteilhaften Ausbildung können Drehstromgenerator
und Drehstrommotor in Sternschaltung oder Dreieckschaltung
geschaltet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Systemdarstellung
eines Fahrantriebes eines Kraftfahrzeuges. Dieser Fahran
trieb weist einen Verbrennungsmotor 1 auf, auf dessen Ver
längerung der Kurbelwelle 2 der Läufer 3 einer Erreger
maschine 4 sowie der Läufer 5 eines Drehstromgenerators 6
fest angeordnet sind.
Der in der Wicklung des Stators 7 des Drehstromgenerators 6
erzeugte Drehstrom wird über eine Leitung 8 der Wicklung
des Stators 9 eines Drehstromantriebsmotors 10 sowie über
eine von der Leitung 8 abzweigende Leitung 11 einem Fre
quenzumrichter 12 zugeführt, dem ein Energiespeicher 13
nachgeschaltet ist.
Der Läufer 14 des Drehstromantriebsmotors 10 ist fest auf
einer Antriebswelle 15 angeordnet, durch die eine Treib
achse 16 mit Rädern 29 des Kraftfahrzeuges drehbar antreib
bar ist.
Die Erregerwicklung 17 des Drehstromgenerators 6 wird über
eine Verbindung 18 mit dem Ausgangsstrom der Läuferwicklung
19 der Erregermaschine 4 beaufschlagt.
Die Wicklung des Stators 20 der Erregermaschine 4 wird von
einem Strom beaufschlagt, der ihr über eine Verbindung 21
von einer Steuerschaltung 22 zugeführt wird. Die Steuer
schaltung 22 weist einen Dreiphasenfrequenzumrichter 23
auf, dem über eine Verbindung 24 vom Läufer 5 des Dreh
stromgenerators 6 sowie über eine Verbindung 25 vom Läufer
14 des Drehstromantriebsmotors 10 Informationen über die
Drehzahlen und Rotorlagen der Läufer 5 und 14 zugeführt
werden. Weiterhin wird der Steuerschaltung 22 ein Sollwert
26 zugeführt, der abhängig von der Stellung eines Sollwert
stellers 30, beispielsweise eines Gaspedals ist.
In Abhängigkeit von dem Sollwert 26 und den Drehzahlen und
Rotorlagen der Läufer 5 und 14 wird von der Steuerschaltung
22 ein Steuersignal aufbereitet, von dem abhängig nicht nur
die Wicklung des Stators 20 der Erregermaschine 4 beauf
schlagt wird, sondern das auch über die Leitung 27 zur An
steuerung des Verbrennungsmotors 1 und über die Leitung 28
zur Ansteuerung des Frequenzumrichters 12 benutzt wird.
Bei laufendem Verbrennungsmotor 1 wird abhängig von der Be
aufschlagung der Wicklung des Stators 20 der Erregerma
schine 4 und dessen Drehantrieb durch die Kurbelwelle 2 des
Verbrennungsmotors 1 ein Strom in der Läuferwicklung 19 in
duziert und damit die Wicklung des Läufers 5 des Dreh
stromgenerators 6 beaufschlagt.
Wiederum abhängig von der Strombeaufschlagung der Wicklung
des Läufers 5 und seines Drehantriebs durch die Kurbelwelle
2 des Verbrennungsmotors 1 wird in der Wicklung des Stators
7 des Drehstromgenerators 6 ein Drehstrom erzeugt und über
die Leitung 8 im Stator 9 des Drehstromantriebsmotors 10
zugeführt, um dessen Läufer 14 und damit die Antriebswelle
15 und die Treibachse 16 anzutreiben.
Über die Leitung 11 ist über den Frequenzumrichter 12 der
Energiespeicher 13 mit von dem Drehstromgenerator 6 er
zeugter Energie aufladbar. Im Falle des nicht betriebenen
Verbrennungsmotors 1 wird entsprechend der Ansteuerung
durch die Steuerschaltung 22 im Energiespeicher 13 gespei
cherte Energie über den Frequenzumrichter 12 als Drehstrom
dem Drehstromantriebsmotor 10 zugeführt und dieser ange
trieben.
Claims (11)
1. Fahrantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbren
nungsmotor (1), der mit einem Läufer eines Drehstrom
generators (6) verbunden ist, mit einem Drehstrom
antriebsmotor (10), durch den eine oder mehrere Treib
achsen (16) des Kraftfahrzeuges antreibbar sind, wobei
der Drehstromantriebsmotor (10) von dem vom Drehstrom
generator (6) erzeugten Strom beaufschlagbar ist, sowie
mit einer Steuerschaltung (22), durch die in Ab
hängigkeit eines vorgebbaren Sollwertes der Erreger
strom des Drehstromgenerators (6) steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (22)
einen Dreiphasenfrequenzumrichter (23) aufweist, der
mit einem Sollwertgeber (30) sowie Mitteln zum Erfassen
von Drehzahlen und Rotorlagen des Läufers (14) des
Drehstromantriebsmotors (10) und des Verbrennungsmotors
(1) und/oder des Läufers (5) des Drehstromgenerators
(6) und/oder eines vom Verbrennungsmotor (1) an
treibbaren Läufers (3) einer Erregermaschine (4) ver
bunden ist, und daß eine elektrische Verbindung (21)
zwischen dem Dreiphasenfrequenzumrichter (23) und der
Wicklung des Stators (20) der Erregermaschine (4) sowie
eine elektrische Verbindung (18) zwischen der Erre
germaschine (4) und der Erregerwicklung (17) des Dreh
stromgenerators (6) vorgesehen sind.
2. Fahrantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert in Abhängig
keit von der Gaspedalstellung des Kraftfahrzeuges
änderbar ist.
3. Fahrantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerschaltung
(22) der Verbrennungsmotor (1) in Abhängigkeit von dem
Steuersignal ansteuerbar ist.
4. Fahrantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (22) in
den Dreiphasenfrequenzumrichter integriert ist.
5. Fahrantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer (3, 5) der Erre
germaschine (4) und des Drehstromgenerators (6) mit der
Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors (1) drehfest
verbunden sind.
6. Fahrantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß durch den vom Drehstrom
generator (6) erzeugten Drehstrom über einen Frequenz
umrichter (12) ein Energiespeicher (13) beaufschlagbar
ist.
7. Fahrantrieb nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (13)
über den Frequenzumrichter (12) mit dem Stator (9) des
Drehstromantriebsmotors (10) verbunden ist.
8. Fahrantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (7) des Dreh
stromgenerators (6) und/oder der Stator (9) des Dreh
stromantriebsmotors (10) um die Achse seines Läufers
(5, 14) drehbar antreibbar ist.
9. Fahrantrieb nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der vom Drehstromgenerator
erzeugte Drehstrom über eine Schleiferverbindung vom
Stator des Drehstromgenerators zum Stator des Dreh
strommotors übertragbar ist.
10. Fahrantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Drehstromgenerator und
Drehstrommotor in Sternschaltung oder Dreieckschaltung
separat oder gemeinsam umschaltbar sind.
11. Verfahren zur Steuerung eines Fahrantriebs für ein
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, von dem ein
Läufer eines Drehstromgenerators drehbar antreibbar
ist, mit einem Drehstromantriebsmotor, durch den eine
oder mehrere Treibachsen des Kraftfahrzeuges antreibbar
sind, wobei der Drehstromantriebsmotor von dem vom
Drehstromgenerator erzeugten Strom beaufschlagbar ist,
sowie mit einer Steuerschaltung, durch die in Abhängig
keit eines vorgebbaren Sollwertes der Erregerstrom des
Drehstromgenerators steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem
vorgebbaren Sollwert sowie den Drehzahlen und Rotorla
gen des Läufers (14) des Drehstromantriebsmotors (10)
und des Verbrennungsmotors (1) und/oder des Läufers (5)
des Drehstromgenerators (6) und/oder eines vom Verbren
nungsmotor (1) antreibbaren Läufers (3) einer Erreger
maschine (4) in einen Dreiphasenfrequenzumrichter (23),
durch den ein Steuersignal erzeugbar ist, und daß die
Wicklung des Stators (20) der Erregermaschine (4) mit
einem dem Steuersignal entsprechenden Strom beauf
schlagbar und die Erregerwicklung (17) des Drehstrom
generators (6) vom Ausgangsstrom der Erregermaschine
(4) durchflossen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19723790A DE19723790C2 (de) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Fahrantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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DE19723790A1 true DE19723790A1 (de) | 1998-12-10 |
DE19723790C2 DE19723790C2 (de) | 2002-05-08 |
Family
ID=7831615
Family Applications (1)
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DE19723790A Expired - Fee Related DE19723790C2 (de) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Fahrantrieb |
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Country | Link |
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DE (1) | DE19723790C2 (de) |
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DE19723790C2 (de) | 2002-05-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |