DE2010594C - Kraftfahrzeug mit Wechselstromantrieb - Google Patents

Description

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

7 /) oder mehreren bei Kurveniahrt mit annähernd Abgabe der Frfindung ist es, einen elektrischen

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

3. Kraftfab.-^ug nach Anspruch 1 oder 2, da- quenz und Spannung vermeidet. Es sollen unterdurch gekennzeichnet, daß jedes Spannungsstell- schiedliche Drehzahlen der Asynchronmotoren erglied (10) mit einem Regler (13) verbunden ist, reicht werden, ohne daß jedem Asynchronmotor ein dessen Istwert-Eingang (14) an "inen das Moment gesonderter Stromrichter zur Veränderung der Fredes zugehörigen Asynchronmoicrs erfassenden 30 quenz und Spannung zugeordnet werden muß.
Meßwertgeber (15) und dessen Sollwert-Eingang Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zumin-(16j an einen Sollwertgeber (17) angeschlossen dest ein Teil der Asynchronmotoren über einen geist, der jeweils das Moment des dem kurvenäuße- meinsamen Stromrichter mit veränderbarer Frequenz ren Rad (5) zugeordneten Asynchronmotor (7/) und Spannung an eine Speisequeüe angeschlosse.« ist erfaßt. 35 und zusätzlich wenigstens einem der von dem ge-

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, da- meinsamen Stromrichter gespeisten Asynchronmotodurch gekennzeichnet, daß das Spannungssteli- ren ein Spannungsstellglied vorgeschaltet ist, das an glied (10) mit einem Funktionsgeber (23) ver- eine bei Kurvenfahrt in Tätigkeit 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 es 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 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das liehen Raddrehzahlen bei etwa gleichem Moment Spannungsstellglied (10Ϊ nur in einem Leitungs- 45 aller Räder zu erreichen. Mit dem Spannungssteilpol angeordnet ist. felied braucht nicht die gesamte Leistung des zuge-

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch ge- hörigen Asynchronmotors gesteuert zu werden, sonkennzeichnct, daß der das Moment eines Motors dem nur die Leistung, die dem Unterschied der RcIaerfassende Meßwertgeber (15) derart ausgebildet tivgeschwindigkeiten der angetriebenen Räder zugeist, daß er das Reaktionsmoment auf den Ständer, 50 ordnet ist. Beim Erfindungsgegenstand kommt man insbesondere auf das Gehäuse des Motors, mit daher mit wesentlich einfacheren Steuermitteln aus, Meßelementen in solcher Anordnung erfaßt, daß da eine Steuerung für einen gemeinsamen Stromäußere Einflüsse auf die Meßelemente eliminiert richter zur Veränderung der Frequenz und Spannung werden. der Asynchronmotoren und für die den einzelnen

55 Asynchronmotoren zugeordneten Spannungsstellglieder einfacher aufgebaut werden kann, als eine Stcue-

rung, bei der jeder Asynchronmotor mit einem Stromrichter zur Steuerung der Frequenz und Spannung ausgerüstet isi.

60 in der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der

Die lirliiulimg bezieht sieh auf ein Kraftfahrzeug, Erfindung dargestellt. Es zeigt
dessen Rüder über Getriebe mit Asynchronmotoren Fig. I ein Fahrzeug mit Allradantrieb und

verbunden sind, die zur Drehzahlsteuerung ii'ier eine Fig. 2 ein Fahrzeug mit zwei Antricbsmotorer. in

Slromrichlcrunordnung mit veränderbarer l-rci]iienz schematischer Darstellung.

i;'id Spannung aus einer Spannungsquelle gespeist 65 In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, bei dem si in.', und dessen Räder bei Kurvenfahrt mit unter- sämtliche Räder 2, 3, 2>a, 4, 4a und 5 über Getriebe (,

sehicdliehen Drehzahlen beschrieben werden. mit eigenen Asynchronmotoren 7a bis 7/ verbunden

Es ist ein Wechselstromantrieb für fahrzeuge be- sind. Die Vorderräder 2 und 5 können für Kurven-

fahrten um die Aufhängepunkte 2a bzw. 5a gedreht werden. Das vordere kurvenäußere Rad S hat jeweils die größte Drehzahl. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sind sämtliche Asynchronmotoren Ta bis 7/ zur Drehzahlsteuerung über einen gemeinsamen Umrichter 9 mit veränderbarer Frequenz und Spannung aus der Weehselspanni'ngsquelle 8 gespeist. Allen Asynchronmotoren 7a bis 7/ 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 Tb und Tc bzw. Td und Te jeweils ein gemei nsames Spannungsstellg· ι _-d · 10, vorzugsweise mit Thyristoren 10a, 106 in Parallelschaltung. Die Thyristoren 10«, luft werden «on Impulsgebern Π anges'.eueri. die ihrerseits über ein Steuergerät 12 vorn Flegler 13 gesteuert sind. Sein Istwert-Eingang 14 :st an einen das Moment M des zugehörigen Asynchronmotors erfassenden Meßwertgeber 15 angeschlossen, wahrend der Sollwert-Eingang 16 mit jineni Sollwertgeber 17 verbunden ist, der jeweils das Moment des dem kurvenäußeren Rad 5 zugeordneten A-,ynchronmotors 7/ erfaßt. Hierzu ist jedes Vorderrad 2 h/w. 5 mit einer Kontakteinrichtung 19 ver sehen, bei der ein auf einer Kontaktbahn 19 η sch'.jiiender 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 /V/* vorgibt.

Bei Geradcaus-Fahrt wird vom Fahrzeugführer durch Betätigen des Fußpedals 18 des Steuergerätes 183 der gemeinsame Umrichter 9 in seiner Frequenz und Spannung so verstellt, daß gewünschte gleiche Drehzahlen d^r Asynchronmotoren 7 α bis 7/ bzw. der Räder 2, 3, 3«, 4, 4 a und 5 auftreten. Bei Kurvenfahrl wird eine bestimmte Einstellung des Umrichters 9 beibehalten, und erforderliche unterschiedliche Drehzanlen der Räder werden durch den als Sollwertgeber dienenden Meßwertgeber 15 des Rades 5 vorgegeben. Nach Vergleich das Soll-Momentes Λί* mit dem jeweiligen 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 seif schwierig, den Meßwert von der rotierenden Welle des Motors zur Meßwertweiterleitung auf feststehende Teile des Fahrzeuges zu übertragen. Nach einer crfindungsgemäßen 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 erlaßt. Hierzu ist der Meßwertgeber 15 mit mindestens einem Meßelemeni insbesondere einem Dehnungsmeßstreifen 15o, ausgerüstet, das in einfacher Weise außen auf den 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 Dehnungsmeßstreifen 15a, 15b in einer solchen Anordnung, daß Einflüsse durch Stöße oder andere äußere Kraftein'virkungen auf den Motor eliminiert werden. Dabei ist beispielsweise der eine Dehnungsmeßstreifen unten und der andere Dehnungsmeßstreifen an einer gegenüberliegenden Stelle ob< η auf dem Gehäuse des Motors angeordnet. Die bei einem Stoß entstehende vertikale Bewegung des Motors hat

ίο eine Stauchung des unteren Dehnungsmeßstreifens und eine Dehnung des oberen Dehnungsmeßstreifens z.ur 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 15 a. 15 fr seitlich ._m Gehäuse so angeordnet, daß s^: bei einem Stoß auf den Motor in der neutralen Beai.snruchungszone liegen. Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, ist es zvveckmäßig, die Dehnungsmeßstreifen 15 a, 15 b in einer Brückenschaltung anzuordnen.

Zur Änderung der Spannung der Asynchronmotoren ist es an sich erforderlich, in jeden Leitungspol des Asynchronmotors einen Spannungssteller einzuschalten ui'd 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. Dsbei sind in vorteilhafter Weise die Spannungsstellglieder 10 der beiden Vorderräder irr. gleichen Leitungspol T und die Spannungsstellglieder der Hinterräder in den beiden anderen Leitungspolen R, S angv'ordüst. Damit erreicht die Unsymmetrie des Dreiphaseasystems ein Minimum.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiei werden die bei Kurvenfahrt erforderlichen unterschiedlichen Drehzahlen der Räder 2, 3, 3 a, 4, 4 a und 5 über den Sollwertgeber 17 durch die Regeleinrichtung 13 selbsttätig eingestellt. Bei Fahrzeugen, bei denen die 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 F i g. 2 zeigt, ist eine weitere Vereinfachung bei einem Fahrzeug 1 mit vier Rudern 2 bis 5 dadurch möglich, daß die Räder jedir Achse über ein Differentialgetriebe 20 von einem Asynchionmotor 21 bzw. 22 angetrieben werden. Die beiden Asynchronmotoren 21, 22 beziehen ihre elektrische Energie bus der Gleichspannungsquelle 8 über den gemeinsamen Stromrichter 9 mit veränderbarer Frequenz und Spannung. Zur Vorgabe de Geschwindigkeit des Fahrzeuges dient das mit dem Pedal 18 versehene Steuergerät 18«, das auf den gemeinsamen Stromrichter 9 einwirkt, der seinerseits die den Asynchronmotoren zugeführte Energie in der Frequenz und Spannung entsprechend ändert. Dabei wi'd der Asynchronmotor 21 iinmiltelbai ibcr 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 20«, 10 b in Antiparallelschaltung sind über den Impulsgeber Jl und das Steuergerät 12 mit

einem Funktionsgeber 23 verbunden. Dieser Funktionsgeber 23 ist eingangssei tig 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 π und Kurvenradius φ 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«, 25 b des Gebers 25 abgreifbar. Hierzu ist ein Schleifer 25 rf vorgesehen, der mit der Lenkung des Fahrzeuges gekoppelt ist.

Bei Geradcaus-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 Kurvenfahn erforderlichen unterschiedlichen Drehzahlen dei Räder 2, 3, 4 und 5 werden unter Beibehaltung einei bestimmten Einstellung des Stromrichters 9 durcl· den Funktionsgeber 23 der Steuereinrichtung selbst tätig eingestellt.

Nach einer in der Zeichnung nicht gezeigten Aus bildung der Erfindung ist zur Ansteuerung des Funk tionsgebers 23 oder des Spannungsstellgliedes 10 eit von Hand betätigbarer Hebel verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

kannt, bei dem jedes Rad von einem Asynchron- Patentansprüche: motor angetrieben wird. Jeder Asynchronmotor ist über einen eigenen Stromrichter mit einer Gleich-

1. Kraftfahrzeug, dessen Räder über Getriebe spannungsquelle verbunden. Zur Änderung der Drehmit Asynchronmotoren verbunden sind, die zur 5 zahl und des Momentes der Asynchronmotoren wer-Drehzahlsteuerung über eine Stromnchteranord- den die Stromrichter über Steuervorrichtungen in nung mit veränderbarer Frequenz und Spannung ihrer Frequenz und Spannung gesteuert. Für gleiche aus einer Spannungsquelte gespeist sind und des- Raddrehzahlen werden alle Stromrichter in gleicher sen Räder bei Kurvenfahrt mit unterschiedlichen Weise angesteuert. Bei unterschiedlichen Raddreh-Drehzahlen betrieben werden, dadurch ge- 10 zahlen, die z. B. bei Kurvenfahrt oder abweichenden kennzeichnet, daß sämtliche Asynchron- Raddurchmessern gegeben sind, wird jeder Asynmotoren (Ta bis Tf) 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 wemjstens einem Asynchronmotor (22) wendung der vielen Stromrichter zur Veränderung ein Spannungsstellglied (10) vorgeschaltet ist, das der Frequenz und Spannung ist jedoch sehr aufwenan eine bei Kurvenfahrt in Tätigkeit gesetzte dig. Deshalb werden meist nur Gleichstrommotoren Regel- oder Steuereinrichtung angeschlossen ist. oder im Bahnbetr'^b Einphasen-Wechselstrommoto-