DE2010594B2

DE2010594B2 - Kraftfahrzeug mit wechselstromantrieb

Info

Publication number: DE2010594B2
Application number: DE19702010594
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Ing. 8520 Erlangen; Wilhelm Günter 8551 Wiesenthau Eisele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1970-03-06
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE2010594A1; GB1349791A; US3756335A; FR2084268A5; BE762876A

Description

55 Asynchronmotoren zugeordneten .Sp.iTiniinasstcllglieder einfacher aufgebaut werden kann. ;ils c ^'ciie-

rung, bei der jeder Asynchronmotor mit ciiu Strom

richter zur Steuerung der Frequenz und S innurtg ausgerüstet ist.

60 In der Zeichnung sind Ausführungäbeispiele der

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, Erfindung dargestellt. Es zeigt
dessen Räder über Getriebe mit Asynchronmotoren Fig. 1 ein Fahrzeug mit Allradantrieb und

verbunden sind, die zur Drehzahlsteuerung über eine Fig. 2 ein Fahrzeug mit zwei Antriebsmotoren in

Stromrichteranordnung mit veränderbarer Frequenz schetnatischer Darstellung.

und Spannung aus einer Spannungsquelle gespeist 65 Jn Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, bei dem

sind und dessen Räder bei Kurvenfahft mit unter- sämtliche Räder 2, 3, 3<i, 4, 4a und 5 über Getriebe 6

schiedlichen Drehzahlen beschrieben werden. mit eigenen Asynchronmotoren Ta bis 7/ verbunden

P.« ist ein Wechselstromantrieb für Fahrzeuge be- sind. Die Vorderräder 2 und 5 können für Kurven-

fahnen um die AulMngepunkie 2« bzw. 5« gedreht weise enthält der Meßwertgeher mindestens zwei weiden. Das vordere kurvenäußere Rad 5 hat jeweils Dehnungsmeßstreifen 15«, 15fr in einer solchen An-(lie größte Drehzahl. Bei dem erfindiingsgemäßen Ordnung, daß Einflüsse durch Stöße oder andere Fahrzeug sind sämtliche Asynchronmotoren 7« bis äußere Krafteinwirkimgen auf den Motor eliminiert 7/ zur Drehzahlsteuerung über einen gemeinsamen 5 werden. Dabei ist beispielsweise der eine Dehnungs-IJmriehier ¹J mit veränderbarer Frequenz und Span- meßstreifen unten und der andere Dehnungsmeßruiiig aus der Wechselspannungsquelle 8 gespeist. streifen an einer gegenüberliegenden Stelle oben auf Allen Asynchronmotoren Ta bis 7/ ist zusätzlich ein dem Gehäuse des Motors angeordnet. Die bei einem Kpannungssiellgiied 10 vorgeschaltet, das an einen Stoß entstehende vertikale Bewegung des Motors hat h.'i Kurvenfahrt in Tätigkeit gesetzten Regler 13 an- io eine Stauchung des unteren Dehnungsmeßstreifens geschlossen ist. Dabei besitzen nach einer erfindungs- und eine Dehnung des oberen Dehnungsmeßstreifens gemäßen Ausgestaltung die bei Kurvenfahrt mit an- zur Folge. Werden die beiden Dehnungsmeßstreifen nähernd gleichen Drehzahlen betriebenen Asyn- elektrisch in Serie geschaltet, so wird damit die Eint.-hroninoioren Tb und Tc bzw. Ta und Te jeweils ein wirkung eines senkrechten Stoßes auf das Meßergebjvmeinsaines Spannungsstcllglied 10, vorzugsweise 15 nis eliminiert. Nach einer anderen Ausgestaltung sind mi! Thyristoren 10a, 10b in Parallelschaltung. Die zwei Dehnungsmeßstreifen 15a, 15b seitlich am Ge-Tlnnsioren 10a, 10/j werden von Impulsgebern 11 häuse so angeordnet, daß sie bei einem Stoß auf den iini.sieuert, die ihrerseits über ein Steuergerät 12 Motor in der neutralen Beanspruchungszone liegen, vom Regler 13 gesteuert sind. Sein Istwert-Eingang 14 Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, ist es zweckj:,i an einen das Moment M des zugehörigen Asyn- 20 mäßig, die Dehnungsmeßstreifen 15a, ISb in einer chi'.Miinotors erfassenden Meßwertgeber 15 ange- Brückenschaltung anzuordnen.
schlössen, während der Sollwert-Eingang 16 mit Zur Änderung der Spannung der Asynchrunmutocii ..in Sollwertgeber 17 verbunden ist, der jeweils das ren ist es an sich erforderlich, in jeden Leitungspol Μ·MiKnt des dem kurvenäußeren Rad 5 zugeordneten des Asynchronmotors einen Spannungssteller einzu-As'.nehronmotors 7/ erfaßt. Hierzu ist jedes Vorder- 25 schalten und diese entsprechend der Phasenfolge annul 2 bzw. 5 mit einer Kontakteinrichtung 19 ver- zusteuern. Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiter-SL-'ien. bei der ein auf einer Kontaktbahn 19a schlei- bildung ist nur in einem Leitungspol ein Spannungsu 'Hler Arm 19/) mit dem zugehörigen Meßwertgeber stellglied 10 angeordnet. Auf diese Weise erreicht 1>5 verbunden ist. Die Kontakteinrichtung 19 ist der- man eine wesentliche Verminderung des Aufwandes .'.π ausgebildet, daß jeweils nur der Meßwertgeber 15 30 an Stellgliedern und Steuexmitteln. Dabei sind in voraus kup.enäußeren Rades 5 einen Momenten-Soll- teilhafter Weise die Spannungsstellglieder 10 der beiv.crt W'' vorgibt. den Vorderräder im gleichen Leitungspol T und die

Bei Geradeaus-Fahrt wird vom Fahrzeugführer Spannungsstellglieder d„>r Hinterräder in den beiden

durch Betätigen ties Fußpedals 18 des Steuergerätes anderen Leitungspolen K, S angeordnet. Damit er-

18« der gemeinsame Umrichter 9 in seiner Frequenz. 35 reicht die Unsymmetrie des Dreiphasensystems ein

und Spannung so verstellt, daß gewünschte gleiche Minimum.

Drehzahlen der Asynchronmotoren7abis7/ bzw. der Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel v.erden die

Räder 2. 3. Λα. 4. 4α und 5 auftreten. Bei Kurven- bei Kurvenfahrt erforderlichen unterschiedlichen

fahrt wird eine bestimmte Einstellung des Umrich- Drehzahlen der Räder 2, 3, 3a, 4 4t/und 5 über den

•;ers 9 beibehalten, und erforderliche unterschiedliche 40 Sollwertgeber 17 durch die Regeleinrichtung 13

Drehzahlen der Rader werden durch den als Soll- selbsttätig eingestellt. Bei Fahrzeugen, bei denen die

v.ertce'ier dienenden Meßwertgeber 15 des Rades 5 Vorderräder 2 und 5 starr angeordnet sind und Kur-

wiruegeben Nach Vergleich des Soll-Momentes M¹* venfahrten durch unterschiedliche Einstellung der

mit dem jeweiligen Istmoment M in den Reglern 13 Raddrehzahlen erzwungen werden, kann der Regler

wird bei allen Asynchronmotoren durch den jeweiü- 45 13 mil dem Sollwertgeber 17 auch durch eine Sleiier-

gen Spannungssteller !0 ein zumindest annähernd einrichtung mit einem von Hand belätigbaren Hebe!

gleiches Moment eingeteilt, wobei jedoch jedes Rad ausgebildet sein.

mit der Drehzahl lauft. die es bei einem bestimmten Wie F i g. 2 zeigt, ist eine weitere Vereinfachung

lenkcin· ;1,lag haben soll. bei einem Fahrzeug! mit vier Rädern 2 bis 5 da-

Das Moment wird von der Motorwelle auf das Ge- 5" durch möglich, daß d«e Räder jeder Achse über ein triebe 6 übertragen und üblicherweise an der Motor- Dittcientialüetricbe 20 von einem Asynchronmotor welle durch eine Meßeinrichtung mit bewegten Tei- 21 bzw. 22 angetrieben werden. Dk beiden As\nli-n oder elektrisch mit hohem Aufwand erfaßt. Dabei thronmotoren 21. 22 beziehen ihre elektrische Fnerist es sehr schwierig, den Meßwert von der roheren- gie aus der G'eichspannungsqucile 8 über den gemeinden Welle des Motors zur Meßwertweiterleitung auf 55 samen Stromrichter 9 mit veränderbarer Frequenz feststehende Teile des Fahrzeuges zu übertragen. und Spannung. Zur Vorgabe der liescnwindigkeit des Nach einer ert'indungsgemäßen Ausgestaltung ist der Fahrzeugs dient das mit dem Pedal 18 versehene das Moment M eines Asynchronmotors erfassende Steuergerät 18a, das auf den gemeinsamen Strom-Meßwertgeber 15 so ausgebildet, daß er das Reak- richter 9 einwirkt, der seinerseits die den Asynchrontionsmoment des Läufers des Asynchronmotors auf 60 motoren zugeführte Energie in der Frequenz und den Ständer bzw. auf das Gehäuse des Motors erfaßt. Spannung entsprechend ändert. Dabei wird der Asyn-Hierzu ist der Meßwertgeber 15 mit mindestens chronmotor 21 unmittelbar über den Stromrichter9 einem Meßclement, r.jibcsondere einem Dehnungs- von der Spannungsquelle 8 gespeist, während der meßstreifen 15«, ausgerüstet, das in einfacher Weise Asynchronmotor 22 über den Stromrichter 9 und zuaußen auf dem GchHuse des an das Getriebe 6 ange- 65 sätzlich über ein von einer Steuereinrichtung beeinfianschten Motors be,2i,tigt ist. Damit fallen alle flußtcs Spannungsstellglied 10 betrieben ist. Thyrirotierenden Übertragungsglieder weg und man stören 10«, 10 b in Antiparallelschaltung sind über knmmt mit einfachen Bauelementen aus. Vorzugs- 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 ψ 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 proportionale Signal ist im dargestellten Fall an den mit einer Spannungsquelle

25 c verbundenen Potentiometern 25«, 2Sb des Gebers 25 abgreifbar. Hierzu ist ein Schleifer 25 d vorgesehen, der mit der Lenkung des Fahrzeuges gekoppelt ist.

Bei Geradeaus-Fahrt wird der gemeinsame Stromrichter 9 durch Betätigen des Fußpedals 18 des Steuergerätes 18α 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 Ii werden unter Beibehaltung einer bestimmten Einstellung des Stromrichters 9 durch den Funktionsgeber 23 der Steuereinrichtung selbsttätig eingestellt.

Nach einer in der Zeichnung nicht gezeigten Ausbildung der Erfindung ist zur Ansteuerung des Funktionsgebers 23 oder des Spannungsstellgliedes 10 ein von Hand betätigbarer Hebel verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

-ice

Claims

1 2

kannt, bei dem jedes Rad von einem Asynchron-

Paienlansprüche: motor angetrieben wird. Jeder Asynchronmotor ist

über einen eigenen Stromrichter mit einer Gleich-

!. Kraftfahrzeug, dessen Räder über Getriebe Spannungsquelle verbunden. Zur Änderung der Drehmit Asynchronmotoren verbunden sind, die zur 5 zahl und des Momentes der Asynchronmotoren wer-Drehzahlsieuerung über eine Siromrichteranord- den die Stromrichter über Steuervorrichtungen in nung mit veränderbarer Frequenz und Spannung ihrer Frequenz und Spannung gesteuert. Für gleiche aus einer Spannungsquelle gespeist sind und des- Raddrehzahlen werden aJle Stromrichter in gleicher sen Räder bei Kurvenfahrt mit unterschiedlichen Weise angesteuert. Dei unterschiedlichen Raddreh-Drehzahlen betrieben werden, dadurch ge- io zahlen, die z. B. bei Kurvenfahrt oder abweichenden kennzeichnet, daß sämtliche Asynchron- Raddurchmessern gegeben sind, wird jeder Asynmotoren (7α bis 7/) oder zumindest ein Teil (21, chronmotor über seinen Stromrichter einzeln ge-22) über einen gemeinsamen Stromrichter (9) mit steuert.

veränderbarer Frequenz und Spannung an die Bei diesem Antrieb kommt man zwar mit einfachen Spannungsquelle (8) angeschlossen sind und zu- 15 Asynchronmotoren als Antriebsmotoren aus, die Versätzlich wenigstens einem Asynchronmotor (22) Wendung der vielen Stromrichter zur Veränderung «in Spanr.ungsstellglied (10) vorgeschaltet ist, das der Frequenz und Spannung ist jedoch sehr ?.ufwen-Bn eine bei Ki rvenfahrt in Tätigkeit gesetzte dig. Deshalb werden meist nur Gleichstrommotoren Regel- oder Steuereinrichtung angeschlossen ist. oder im Bahnbetrieb Einphasen-Wechselstrommoto-

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gc- 20 ren für Fahrzeugantriebe eingesetzt, da man dann mit kennzeichnet, dall jedem Asynchronmotor (Ta bis einfachen Stellgliedern auskommt.

7/) oder mehreren bei Kurvenfahrt mit annähernd Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen

gleichen Drehzahlen betriebem-ii Asynchron- Antrieb zu schaffen, der die Vorteile der Asynchronmotoren (Tb, 7r und TJ, Te) gemeinsam ein motoren auszunutzen gestattet aber den hohen Auf-Spannungsstellglied (10) vorgeschaltet ist. 25 wand für die Stromrichter zur Änderung der Fre-

3. Kraftlahr/.eug nach Anspruch 1 oder 2, da- quenz und Spannung vermeidet. Es sollen unterdurch gekennzeichnet, daß jedes Spannungssteil- schiedliche Drehzahlen der Asynchronmotoren crglied (10) mit einem Regler (13) verbunden ist, reicht werden, ohne aaß jedem Asynchronmotor ein dessen Istvvert-Emgang (14) an einen das Moment gesonderter Stromrichter zur Veränderung der Frc des zugehörigen Asyncr-ronmc-jrs ei fassenden 30 quenz und Spannung zugeordnet werden muß.
Meßwertgeber (15) und dessen Sollwert-Eingang Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zumin-(16) an ei en Sollwertgeber (17 angeschlossen dest ein Teil der Asynchronmotoren übet einen geist. der jeweils das Moment des dem kurvenäuße- meinsamen Stromrichter mit veränderbarer Frequenz ren Rad (5) zugeordneten Asynchronmotor (7 f) und Spannung an eine Speisequelle angeschlossen ist erfaßt. ₃₅ und zusätzlich wenigstens einem der von den ge-

■\. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, da- meinsamen Stromrichter gespcis'en Asvnchronmoiodurch gekennzeichnet, daß das Spannungsstell- ren ein Spannungsstellglied orgesJ altet ist. das an glied (10) mit einem Funktionsgeber (23^ ver- eine bei Kurvenfahrt in Tätiükeit gesetzte Regel- oder bunden ist. der eingangsseitig an einen Drehzahl- Steuereinrichtung angeschlossen ist.
geber (24) und an einen Geber (25) zur Vorgabe 40 Auf diese Weise ist cn möglich, die Drehmomenteines dem Kurvenradius proportionalen Signals Drehzahl-Charakteristiken der Asynchronmotoren angeschlossen ist. bei Kurvenfahrt mit einfachen Mitteln unterschicd-

5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehen- Hch einzustellen und die erforderlichen unterschieddcn An>prüche. dadurch gekennzeichnet, daß das liehen Raddrehzahlen bei etwa gleichem Moment Spannlingsstellglied (10) nur in einem I.eilungs- 45 aller Räder zu erreichen. Mit dem Spannungssteil· pol angeordnet ist. glied braucht nicht die gesamte Leistung des z.ul'c-

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3. dadurch ge- hörigen Asynchronmotors gesteuert /u werden, sonkennzeichnet. daß der das Moment fines Motors dern nur die Leistung, die dem Unterschied der RcIaerfassendc Meßwertgeber (15) derart ausgebildet tivGeschwindigkeiten der .ingetriclvnen Räder zugeist, daß er das Reaktionsmoment auf den Ständer, 50 ordnet ist. Beim F.rlindungsgcgcnstand kommt man insbesondere auf das Gehäuse des Motors, mit daher mit wesentlich einfacheren Stcuermitteln aus, Meßciementen in solcher Anordnung erfaßt, daß da eine Steuerung für einen gemeinsamen Stromäußere Linfliisse auf die Meßelemerite eliminiert richtcr zur Veränderung der frequenz und Spannung werden. der Asynchronmotoren und für die den einzelnen