DE2010594A1 - Kraftfahrzeug mit Wechselstromantrieb - Google Patents

Kraftfahrzeug mit Wechselstromantrieb

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DE2010594A1 DE19702010594 DE2010594A DE2010594A1 DE 2010594 A1 DE2010594 A1 DE 2010594A1 DE 19702010594 DE19702010594 DE 19702010594 DE 2010594 A DE2010594 A DE 2010594A DE 2010594 A1 DE2010594 A1 DE 2010594A1
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Description

Kraftfahrzeug mit Wechselstromantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, dessen Räder über Getriebe mit Asynchronmotoren verbunden sind, die zur Drehzahlsteuerung über eine Stromrichteranordnung mit veränderbarer Frequenz und Spannung aus einer Spannungsquelle gespeist sind und dessen Räder bei Kurvenfahrt mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden.
Es ist ein Wechselstromantrieb für Fahrzeuge bekannt, bei dem Jedes Rad von einem Asynchronmotor angetrieben wird. Jeder Asynchronmotor ist über einen eigenen Stromrichter mit einer Gleichspannungsquelle verbunden. Zur Änderung der Drehzahl und des Momentes der Asynchronmotoren werden die Stromrichter über Steuervorrichtungen in ihrer Frequenz und Spannung gesteuert. Für gleiche Raddrehzahlen werden alle Stromrichter in gleicher Weise angesteuert. Bei unterschiedlichen Raddrehzahlen, die z.B. bei Kurvenfahrt oder abweichenden Raddurchmessern gegeben sind, wird jeder Asynchronmotor über seinen Stromrichter einzeln gesteuert.
Bei diesem Antrieb kommt man zwar mit einfachen Asynchronmotoren als Antriebsmotoren aus, die Verwendung der vielen Stromrichter zur Veränderung der Frequenz und Spannung ist jedoch sehr aufwendig. Deshalb werden meist nur Gleichstrommotoren oder im Bahnbetrieb Einphasen-Wechselstrommotoren für Fahrzeugantriebe eingesetzt, da man dann mit einfachen Stellgliedern auskommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Antrieb zu schaffen, der die Vorteile der Asynchronmotoren auszunutzen gestattet, aber den hohen Aufwand für die Stromrichter zur Änderung der Frequenz und Spannung vermeidet. Es sollen unter-
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schiedliche Drehzahlen der Asynchronmotoren erreicht werden, ohne daß jedem Asynchronmotor ein gesonderter Stromrichter zur Veränderung der Frequenz und Spannung zugeordnet werden muß. Die Lösung der Aufgabe "besteht darin, daß zumindest ein Teil der Asynchronmotoren über einen gemeinsamen Stromrichter
mit veränderbarer Frequenz und Spannung an eine Speisequelle angeschlossen ist und zusätzlich wenigstens einem der von dem gemeinsamen Stromrichter gespeisten Asynchronmotoren ein Spannungsstellglied vorgeschaltet ist, das an eine bei Kurvenfahrt in Tätigkeit gesetzte Regel- oder Steuereinrichtung angeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Drehmoment-Drehzahl-Charakteristiken der Asynchronmotoren bei Kurvenfahrt mit einfachen Mitteln unterschiedlich einzustellen und die erforderlichen unterschiedlichen Raddrehzahlen bei etwa gleichem Moment aller Räder zu erreichen» Mit dem Spannungsstellglied braucht nicht die gesamte leistung des zugehörigen Asynchronmotor gesteuert zu werden, sondern nur die Leistung, die dem Unterschied der Relativgeschwindigkeiten der angetriebenen Räder zugeordnet ist. Beim Erfindungsgegenstand kommt man daher mit wesentlich einfacheren Sbeuermitteln aus, da eine Steuerung für einen gemeinsamen Stromrichter zur Veränderung der Frequenz und Spannung der Asynchronmotoren und für die den einzelnen Asynchronmotoren zugeordneten Spannungsstellglieder einfacher aufgebaut werden kann, als eine Steuerung, bei der jeder Asynchronmotor mit einem Stromrichter zur Steuerung der Frequenz und Spannung ausgerüstet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug mit Allradantrieb und
Fig. 2 ein Fahrzeug mit zwei Antriebsmotoren in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, bei dem sämtliche Räder 2, 3, 3a, 4, 4a und 5 über Getriebe 6 mit eigenen Asyn-
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chronmotoren 7a bis 7f verbunden sind. Me Vorderräder 2 und 5 können für Kurvenfahrten um die Aufhänge punkte 2a bzw'. 5a gedreht werden. Das vordere kurvenäußere Rad 5 hat jeweils die größte Drehzahl. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sind sämtliche Asynchronmotoren 7a bis 7f zur Drehzahlsteuerung über einen gemeinsamen Umrichter 9 mit veränderbarer Frequenz und Spannung aus der Wechselspannungsquelle 8 gespeist. Allen 'Asynchronmotoren 7a bis 7f ist zusätzlich ein Spannungsstellglied 10 vorgeschaltet, das an einen bei Kurvenfahrt in Tätigkeit gesetzten Regler 13 angeschlossen ist. Dabei besitzen nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung die bei Kurvenfahrt mit annähernd gleichen Drehzahlen betriebenen Asynchronmotoren 7b und 7c bzw. 7d und 7e jeweils ein gemeinsames Spannungsstell'glied 10, vorzugsweise mit Thyristoren 10a, 10b in Parallelschaltung. Die Thyristoren 10a, 10b werden von Impulsgebern 11 angesteuert, die ihrerseits über ein Steuergerät 12 vom Regler 13 gesteuert sind. Sein Istwert-Eingang 14 ist an einen das Moment M des zugehörigen Asynchronmotors erfassenden Meßwertgeber 15 angeschlossen, während der Sollwert-Eingang 16 mit einem Sollwertgeber 17 verbunden ist, der jeweils das Moment des dem kurvenäußeren Rad 5 zugeordneten Asynchronmotors 7f erfaßt. Hierzu ist jedes Vorderrad bzw. 5 mit einer Kontakteinrichtung 19 versehen, bei der ein auf einer Kontaktbahn 19a schleifender Arm 19b mit dem zugehörigen Meßwertgeber 15 verbunden ist. Die Kontakteinrichtung 19 ist derart ausgebildet, daß jeweils nur der Meßwertgeber 15 des kurvenäußeren Rades 5 einen Momenten-Sollwert M vorgibt.
Bei Geradeaus-Fahrt wird vom Fahrzeugführer durch Betätigen des Fußpedals 18 des Steuergerätes 18a der gemeinsame Umrichter 9 in seiner Frequenz und Spannung so verstellt, daß gewünschte gleiche Drehzahlen des Asynchronmotoren 7a bis 7f bzw. der Räder 2, 3, 3a, 4» 4a und 5 auftreten. Bei Kurvenfahrt wird eine bestimmte Einstellung des Umrichters 9 beibehalten, und erforderliche unterschiedliche Drehzahlen der Räder werden durch den als Sollwertgeber dienenden Meßwertgeber 15 des Rades 5 vorgegeben. Nach Vergleich des Soll-Momentes M mit dem jeweiligen
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Istmoment M in den Reglern 13 wird bei allen Asynchronmotoren durch den jeweiligen Spannungssteller 10 ein zumindest annähernd gleiches Moment eingestellt, wobei jedoch jedes Rad mit der Drehzahl läuft, die es bei einem bestimmten Lenkeinschlag haben soll.
Das Moment wird von der Motorwelle auf das Getriebe 6 übertragen und üblicherweise an der Motorwelle durch eine Meßeinrichtung mit bewegten Teilen oder elektrisch mit hohem Aufwand erfaßt. Dabei ist es sehr schwierig, den Meßwert von der rotierenden Welle des Motors zur Meßwertweiterleitung auf feststehende Teile des Fahrzeuges zu übertragen. Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der das Moment M eines Asynchronmotors erfassende Meßwertgeber 15 so ausgebildet, daß er das Reaktionsmoment des Läufers des Asynchronmotors auf den Ständer bzw. auf das Gehäuse des Motors erfaßt. Hierzu ist der Meßwertgeber 15 mit mindestens einem Meßelement, insbesondere einem Dehnungsmeßstreifen 15a, ausgerüstet, das in einfacher Weise außen auf dem Gehäuse des an das Getriebe 6 angeflanschten Motors befestigt ist. Damit fallen alle rotierenden Übertragungsglieder weg und man kommt mit einfachen Bauelementen aus. Vorzugsweise enthält der Meßwertgeber mindestens zwei Dehungsmeßstreifen 15a, 15b in einer solchen Anordnung, daß Einflüsse durch Stöße oder andere äußere Krafteinwirkungen auf den Motor eliminiert werden. Dabei ist beispielsweise der eine Dehnungsmeßstreifen unten und der andei "> Dehnungsmeßstreifen an einer gegenüberliegenden Stelle oben auf dem Gehäuse des Motors angeordnet. Die bei einem Stoß entstehende vertikale Bewegung des Motors hat eine Stauchung des unteren Dehnungsmeßstreifens und eine Dehnung des oberen Dehnungsmeßstreifens zur Folge. Werden die beiden Dehnungsmeßstreifen elektrisch in Serie geschaltet, so wird damit die Einwirkung eines senkrechten Stoßes auf das Meßergebnis eliminiert. Nach einer anderen Ausgestaltung sind zwei Dehnungsmeßstreifen 15a, 15b seitlich am Gehäuse so angeordnet, daß sie bei einem Stoß auf den Motor in der neutralen Beanspruchungszone liegen. Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, ist es zweck-
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mäßig, die Dehnungsmeßstreifen 15a, 15b in einer Brückenschaltung anzuordnen.
Zur Änderung der Spannung der Asynchronmotoren ist es an sich erforderlich, in jeden Leitungspol des Asynchronmotors einen Spannungssteller einzuschalten und diese entsprechend der Phasenfolge anzusteuern. Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist nur in einem Leitungspol ein Spannungsstellglied 10 angeordnet. Auf diese Weise erreicht man eine wesentliche Verminderung des Aufwandes an Stellgliedern und Steuermitteln. Dabei sind in vorteilhafter Weise die Spannungsstellglieder 10 der beiden Vorderräder im gleichen Leitungspol/und die Spannungsstellglieder der Hinterräder in den beiden anderen Leitungspolen R, S angeordnet. Damit erreicht die Unsymmetrie des Dreiphasensystems ein Minimum. .
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die bei Kurvenfahrt erforderlichen unterschiedlichen Drehzahlen der Räder.2, 3, 3a, 4» 4a und 5 über den Sollwertgeber 17 durch die Regeleinrichtung 13 selbsttätig eingestellt. Bei Fahrzeugen, bei den/xlie Vorderräder 2. und 5 starr angeordnet sind und Kurvenfahrten durch unterschiedliche Einstellung der Raddrehzahlen erzwungen werden, kann der Regler 13 mit dem Sollwertgeber 17 auch durch eine Steuereinrichtung mit einem von Hand betätigbaren Hebel ausgebildet sein.
Wie Fig. 2 zeigt, ist eine weitere Vereinfachung bei einem Fahrzeug 1 mit vier Rädern 2 bis 5 dadurch möglich, daß die Räder jeder Achse über ein Differentialgetriebe 20 von einem Asynchronmotor 21 bzw. 22 angetrieben werden. Die beiden Asynchronmotoren 21, 22 beziehen ihre elektrische Energie aus der Gleichspannungsquelle 8 über den gemeinsamen Stromrichter 9 mit veränderbarer Frequenz und Spannung* Zur Vorgabe der Geschwindigkeit des Fahrzeuges dient das mit dem Pedal 18 versehene Steuergerät 18a, das auf den gemeinsamen Stromrichter 9 einwirkt, der seinerseits die den Asynchronmotoren zugeführte
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Energie in der Frequenz und Spannung entsprechend ändert. Dabei wird der Asynchronmotor 21 unmittelbar über den Stromrichter 9 von der Spannungsquelle 8 gespeist, während der Asynchronmotor 22 über den Stromrichter 9 und zusätzlich über ein von einer Steuereinrichtung beeinflußtes Spannungsstellglied 10 betrieben ist. Thyristoren 10a, 10b in Antiparallelschaltung sind über den Impulsgeber 11 und das Steuergerät 12 mit einem Funktionsgeber 23 verbunden. Dieser Funktionsgeber 23 ist eingangsseitig an einen Drehzahlgeber 24 und an einen Geber 25 zur Vorgabe eines dem Kurvenradius proportionalen Signals angeschlossen. In dem Funktionsgeber sind elektrische Bauelemente angeordnet, die abhängig von den zwei Eingangs-Signalen: Drehzahl η und Kurvenradius γ ein etwa nach der eingezeichneten Charakteristik verlaufendes Ausgangs-Signal für das Steuergerät 12 erzeugen. Das dem Spannungssteller 10 zugeführte Signal hat einen solchen Verlauf, daß der Asynchronmotor 22 jeweils eine Drehzahl erreicht, die er bei dem vorgegebenen Kurvenradius haben soll. Unterschiedliche Drehzahlen der Räder jeder Achse werden durch die Differentialgetriebe 20 in bekannter Weise ausgeglichen.
Das dem Kurvenradius proportinale Signal ist im dargestellten Fall an den mit einer Spannungsquelle 25c verbunden Potentiometern 25a, 25b des Gebers 25 abgreifbar. Hierzu ist ein Schleifer 25d vorgesehen, der mit der Lenkung des Fahrzeuges gekoppelt ist.
Bei Geradeaus-Fahrt wird der gemeinsame Stromrichter 9 durch Betätigen des Fußpedals 18 des Steuergerätes 18a in seiner Frequenz und Spannung so gesteuert, daß die Asynchronmotoren 21, 22 die gewünschte Drehzahl erreichen. Die für Kurvenfahrt erforderlichen unterschiedlichen Drehzahlen der Räder 2, 3, 4 und 5 werden unter Beibehaltung einer bestimmten Einstellung des Stromrichters 9 durch den Funktionsgeber 23 der Steuereinrichtung selbettätig eingestellt.
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Nach einer in der Zeichnung nicht gezeigten Ausbildung der Erfindung ist zur Ansteuerung des Punktionsgebers 23 oder des Spannungsstellgliedes 10 ein von Hand betätigbarer Hebel verwendet.
2 Figuren
6 Patentansprüche
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Claims (6)

  1. - 8 - VPA 70/3042 Patentansprüche
    V. 1.!Kraftfahrzeug, dessen Räder über Getriebe mit Asynchronv.—''motoren verbunden sind, die zur Drehzahlsteuerung über eine Stromrichteranordnung mit veränderbarer Frequenz und Spannung aus einer Spannungsquelle gespeist sind und dessen Räder bei Kurvenfahrt mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Asynchronmotoren (7a bis 7f) oder zumindest ein Teil (21, 22) über einen gemeinsamen Stromrichter (9) mit veränderbarer Frequenz und Spannung an die Spannungsquelle (8) angeschlossen sind und zusätzlich wenigstens einem Asynchronmotor (22) ein Spannungsstellglied (10) vorgeschaltet ist, das an eine bei Kurvenfahrt in Tätigkeit gesetzte Regel- oder Steuereinrichtung angeschlossen ist.
  2. 2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß jedem Asynchronmotor (7a bis 7f) oder mehreren bei Kurvenfahrt mit annähernd gleichen Drehzahlen betriebenen Asynchronmotoren (7b, 7c und 7d, 7e) gemeinsam ein Spannungsstellglied (10) vorgeschaltet ist.
  3. 3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannungsstellglied (10) mit einem Regler (13) verbunden ist, dessen Istwert-Eingang (14) an einen das Moment des zugehörigen Asynchronmotors erfassenden Meßwertgeber (15) und dessen Sollwert-Eingang (16) an einen Sollwertgeber (17) angeschlossen ist, der jeweils das Moment des dem kurvenäußeren Rad (5) zugeordneten Asynchronmotor (7f) erfaßt.
  4. 4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsstellglied (10) mit einem Funktionsgeber (23) verbunden ist, der eingangsseitig an einen Drehzahlgeber (24) und an einen Geber (25) zur Vorgabe eines dem Kurvenradius proportionalen Signals angeschlossen ist.
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    ORfGINAL INSPECTED
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  5. 5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsstellglied (10) nur in einem Leitungspol angeordnet ist.
  6. 6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Moment eines Motors erfassende Meßwertgeber (15) derart ausgebildet ist, daß er das Reaktionsmoment auf den Ständer, insbesondere auf das Gehäuse des Motors, mit Meßelementen in solcher Anordnung erfaßt, daß äußere Einflüsse auf die Meßelemente eliminiert werden.
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DE19702010594 DE2010594C (de) 1970-03-06 Kraftfahrzeug mit Wechselstromantrieb

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3536322A1 (de) * 1984-10-12 1986-05-22 Everest & Jennings, Inc., Camarillo, Calif. Rollstuhl mit kraftantrieb durch einzelantriebsmotoren
DE4032605A1 (de) * 1990-09-19 1992-03-26 Eckard Design Gmbh Von einem elektromotor angetriebenes kraftfahrzeug
US5294853A (en) * 1990-04-10 1994-03-15 Norman Schlomka Electrical powerplant for vehicles
DE102015220122A1 (de) * 2015-10-15 2017-04-20 Zf Friedrichshafen Ag Antriebssystem für ein Fahrzeug mit radindividuellem Antrieb und Fahrzeug mit einem Antriebssystem

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GB1349791A (en) 1974-04-10
US3756335A (en) 1973-09-04
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