DE2042343A1

DE2042343A1 - Durch Synchronmotoren angetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE2042343A1
Application number: DE19702042343
Authority: DE
Inventors: William LySe Greendale Neumann Manfred Erwin New Berlin Kaeser Ernst Karl West Allis Gilmore Thomas Patrick Wauwatosa Geiersbach Allois Frederick Milwaukee Wis Ringland (V St A ) B60k
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1969-08-27
Filing date: 1970-08-26
Publication date: 1971-03-04
Also published as: US3577050A; FR2059281A5; CA926985A

Description

PATENTANWÄLTE DR. MOLLER-BORe · DR. MANITZ · DR. DEUFEL 2042343

DIPL-ING. FINSTERWALD · DIPL.-1NG. GRÄMKOW -- BMONCHENSa₁ROBERT-KOCH-STRI

Hl/th - Λ 2109

Allis-Chalmers Manufacturing Company 1126 South 70th Street, West Allis 14, Wisconsin

U.S.A.

Durcn ßynchronmotoren angetriebenes fahrzeug

Die Erfindung bezieht aich auf osin elektriech angetriebenes Fahrzeug und betrifft insbesondere ein durch elektrische ßynchronmotoren angetriebenes Fahrzeug·

Elektrisch angetrieben» Fahrzeuge können einen Diesel-, Benzin- oder Turbinen-Antrieb alt» Prinjärleiatungsquelle oder als Erimärantrieb bzw. Kraftantrieb verwenden. Der Kraftantrieb kann einen oder mehrere Generatoren antreiben, welch· ihrerseits einen oder mehrere Elektromotoren Bit Leistung versorgen, die mit den Rädern oder der Jahrbahn bzw. den Schienen des Fahrzeuge verbunden sind. Bei mit Bädern ausgestattetsa Fahrzeugen ist es oft vorteilhaft, für Jedes Bad einen getrennten Motor su verwenden. Zwischen die maschinengetriebenen Generatoren

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und die Motoren eines solchen Fahrzeuge kann eine elektrische Steuerung zwischengeschaltet werden, um die elektrische 'Leistungsangabe an die Motoren und die Bäder zu regeln.

Bisher haben die meisten elektrisch angetriebenen Fahrzeuge elektrische Gleichstromeinrichtungen verwendet. Gleichstrommotoren, insbesondere die Reihenschlußmotoren, lassen sich leicht als elektrische Antriebssystem« auslegen, da sie sich leicht steuern lassen, und die elektrischen Steuereinrichtungen für Gleichstrommotoren und -generatoren sind einfach und hoch entwickelt. Die Xomutatoren und die rotierenden Ink erspul en, welche von Gleichatrommaachinen verwendet werden, erhöhen jedoch ihre Herstell-* und ihre Wartungskosten,

Es sind elektrisch angetriebene Fahrzeuge bekannt, welche Wechselstrommotoren verwenden, die einfach und zuverlässig in ihrer Konstruktion sind. Da jedoch die Drehzahl eines Wechselstrommotors durch die Frequenz der Wechselstromquelle bestimmt ist, muß eine Steuerung vorgesehen sein, um die feste Frequenz der Quelle in die erforderliche Motorfrequenz umzuformen, die sich mit der Geschwindigkeit verändert.

Der einfachste Typ des Wechselstrommotors ist der Induktionsmotor, jedoch der Unterschied oder der Schlupf zwischen der Läuferdrehzahl und der Drehzahl des rotierenden Ständerfeldes bringt Schwierigkeiten mit sich bei der Verwendung eines ?requenzdetektors, welcher durch die Motorwelle zur Steuerung des Frequenzumformer verwendet wird, welcher die veränderliche frequenz an den Motoretänder lieferte Die Ständerfrequens muß um den Betrag der Schlupf frequens höher sein als die festgestellte b<sw. abgetastete Lauf er frequenz, und der Schlupf führt weiterhin zu Wärmeverlusten im Läufer, die insbesondere bei

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geringen Geschwindigkeiten schwer abzuführen sind. Das Drehmoment eines Ihduktioiismotors ist dem Quadrat dee Spannungs-Frequenz-Verhältniesee proportional, welches an die Ständerwicklung gelegt wird. Um eine konstante Leistung« und konstante Drehzahl schlupf-Bedingung zu erreichen, muß die Spannung, welche über einen gewünschten Geschwindigkeits- bzw· Drehsahlbereich an einen Induktionsmotor gelegt wird, mit der Quadratwurzel der angelegten Frequenz zunehmen. In einem typischen Beispiel mit einem Frequenzbereich (und einem Motordrehzahl-* bereich) von 16 zu 1 bei konstanter Leistung muß das Maximum { der angelegten Spannung das Tierfache der minimalen Spannung betragen. Da die Große einer Leistungsvereorgung in einem Antriebssystem einschließlich des Generators und der Leistungss teuer elemente durch die maximal erforderliche Spannung ebenso wie durch den maximal erforderlichen Strom bestimmt ist, ist eine große Leißtungsquelle für ein elektrisches Antriebssystem erforderlich, welches Induktionsmotoren verwendet.

Da es ein charakteristisches Merkmal eines Pynchronmotore ist, daß seine Drehzahl der angelegten Frequenz proportional ist, sind Synchronmotoren in Konstantgeschwindigkeits-Antriebe-

<en
system/allgemein verwendet worden, wo der Motor von einer j

Quelle mit konstanter Frequenz versorgt wird, wie z.B. von ™ einer 50-Hz-Netzleituiig (bzw. 60-fiz-Hetzleitung) · Bei einer Energieversorgung mit dieser Frequenz nimmt das Drehmoment eines Synchronmotore einen hinreichend großen Wert an, üb cu veranlassen, daß der Motor die Last synchron mit dem drehenden Ständerfeld antreibt· Ein solcher bekannter Synchronmotorbetrieb ist ein Betrieb mit konstanter Drehzahl und veränderbarer Leistung aufgrund des veränderbaren Motordrehmomentes·

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Aufgabe der Erfindung Ist die Schaffung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, das die folgenden Vorteile gegenüber Fahrzeugen aufweist, in denen Leistung von dem Kraftantrieb zu den Rädern über Kupplungen, Wellen, Zahnrader und Getriebe übertragen wird:

eine

(a)/beliebig variable Steuerung von Drehzahl bzw. Geschwindigkeit -und Leistung,

(b) einen Betrieb des Fahrzeug-Kraftantriebs bei konstanter * Drehzahl für maximal zur Verfügung stehende Leistung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit,

(c) Anpassungsfähigkeit an automatische Steuerungen und Schutzmerkmale ,

(d)/^o*I&ren Betriebs-Wirkungsgrad und größere Betriebs-Zuverlässigkeit,

(e) leichte Wartung und Reparatur

(f) Anpassungsfähigkeit an verschiedene Typen von Kraftantrieben

und Fahrzeugen,
nicEt ° '

(g) eine/durch mechanische übertragungselemente begrenzte Anordnung der angetriebenen Räder und des Kraftantriebs, wodurch eine Verwendung in Glieder- und Tandemfahrzeugen eriröglicht ist,

W (h) individuelle Wählbarkeit und Steuerbarkeit der an die Zugelement e des Fahrzeugs angelegten Leistung, wodurch eine Steuerung durch Regelung der Leistung und Geschwindigkeit der Zugelemente auf jeder Seite des Fahrzeuges möglich ist, (i) eine auf das Fahrzeug anwendbare elektrische Bremsung, wodurch der Verschleiß, der Wartungsaufwand und die erforderliche Kapazität der mechanischen Bremsen reduziert ist.

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Zu diesem Zweck geht die Erfindung aus von einem Fahrzeug mit zumindest einem Zugelement, zumindest einem Elektromotor, der eine Ständerwicklung und einen arbeitsmäßig alt dem Zugelement verbundenen Läufer aufweist, mit einer Antriebemaschine und mit einem Synchrongenerator, der durch den Kraftantrieb angetrieben wird, und kennzeichnet sich durch auf dem Fahrzeug vorgesehene Mittel zur wahlweisen Ableitung eines elektrischen Leistungasignals , das eine Punktion der gewünschten Zugkraft des Fahrzeugs ist, durch von dem Fahr-

elektrischen zeugführer gesteuerte Mittel zur wahlweisen Ableitung eines/ Eremßsignals und durch eine zwischen dem Synchrongenerator und der Ctänderwicklung angeordnete Steuerung zur Regelung der von dem Synchrongenerator zu der StSnderwicklung gelieferten Spannung als Funktion der Differenz zwischen dem Bremssignal und dem Leistungssignal für eine Steuerung der Zugkraft des Fahrzeugs.

Das erfindungsgemaße Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, daß es durch Elektromotoren angetrieben wird, die keine Ankerspulen, Kcanraut a torringe oder Bürsten aufweisen* sich mit höheren Umfangsgeschwindigkeiten drehen können und leichter zu kühlen sind als andere bisher für den Antrieb von Fahrzeugen verwendete Typen von Elektromotoren. "

Weiterhin zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Fahrzeug dadurch aus, daß es durch Elektromotoren vom Synchrontyp angetrieben wird, die leicht steuerbar sind zur Erzeugung eines zu dem an die Ständerwicklung angelegten Spannung·-zu -Frequenz-Verhältnis proportionalen Drehmomentes. Die Elektromotoren vom Synchrontyp sind dabei leicht steuerbar zur Schaffung einer konstanten Leistung über einen weiten Drehzahl- bzw. Geschwindigkeit«bereich ohne Erhöhung dor angelegten Spannung,

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aufgrund dessen eine kleine Leistungeversorgung verwendet werden kann.

Sas erfindungsgemäße, durch Synchronmotoren angetriebene Elektrofahrzeug zeichnet eich weiterhin dadurch aus, daß die Motordrehzahl immer direkt proportional zur Frequenz der angelegten Spannung ist und somit durch den Motor angetriebene Frequenzabtrasteinrichtungen mit gutem Wirkungegrad benutzt werden können, um den Frequenzumwandler zu steuern, der eine Leistung mit variabler Frequenz zum Motor liefert.

Ein erfindungsgemäßes, durch Wecheelstromelektromotoren vom Synchrontyp angetriebenes Fahrzeug weist einen besseren Leistungsfaktor und einen höheren Wirkungsgrad gegenüber einem Fahrzeug mit Induktionsmotoren auf.

Bas elektrische Antriebssystem mit variabler Frequenz eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges verwendet bevorzugt einen Frequenzwandler, der einen doppelseitig gerichteten Leistungsstrom zuläßt, um ein regeneratives Bremsen vorzusehen. Bas elektrische Antriebssystem überträgt bevorzugt die maximal zur Verfügung stehende Leistung des Kraftantriebe zu den Zugelementen bei allen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Dabei wird vorteilhaft bei konstanter Leistung von dem Kraftantrieb bei Startbedingungen oder Bedingungen niedriger Geschwindigkeit ein maximales Drehmoment zu dem Fahrzeug geliefert.

Ein erfindungsgemäßos elektrisches Antriebssystem variabler Frequenz mit einem Synchronmotor kann, vorteilhaft «inen Generator und einen Frequenzumwandler verwenden, di· eine Spannungsbemessung aufweisen, di· wesentlich niedriger al* die der bekannten elektrischen Antriebe»yetem· gleicher Pferdestärke let.

Torteilhaft weist ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug gemäß'der Erfindung Geschwindigkeit egrenzungsmitt el auf, die es dem Jahrer gestatten, die maximale Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug fahren: soll, zu wählen, selbst in dem Fall, wenn das Iieistungspedal voll niedergedrückt ist, wodurch die Sicherheit des Fahrers gewährleistet ist, wenn das Fahrzeug ein Gefälle herab fährt. Weiterhin kann der Fahrer vorteilhaft die Sichtung der Fahrzeugbewegung und die Einstellung einer maximalen Geschwindigkeitsgrenze für das Fahrzeug durch die Handhabung eines einzigen Steuerhebels wählen.

Es sind vorteilhaft Einrichtungen für ein regeneratives Bremsen der Elektromotoren vorgesehen, die entweder durch ein Bremspedal oder durch eine manuell eingestellte Geschwindigkeit sbegrenzungseinrichtung gesteuert werden*

Bevorzugt sind Einrichtungen vorgesehen, bei einer Drehung bzw. Kurve das Drehmoment der Außenräder zu erhöhen und das Drehmoment der Innenräder zu vermindern als eine Funktion des Winkels, durch den die Torderräder gedreht werden,, und der entwickelten Fahrzeugleistung, wodurch das Drehen des Fahrzeugs erleichtert wird·

Vorteilhafterweise kann das Drehmoment der Elektromotoren, die die Bäder antreiben, durch ein manuell betätigtes Leistungspedal gesteuert werden. Dabei betätigt das Leistungspedal vorteilhaft erweise Kittel zur wahlweisen Ableitung eines Leistungssignals, das das Drehmoment der Motoren steuert, und bevorzugt ist ein manuell gesteuertes Bremspedal vorgesehen, das auf Mittel zur wahlweisen Ableitung eines Bremssignales einwirkt, das das Leistungssignal bei einer vorbestimmten Bremspedal-Teilstellung beseitigt, selbst wenn das Leistungspedal voll

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niedergedrückt ist. Bevorzugt sind Mittel zur Steuerung des Leistungsausgangs der Elektromotoren als Funktion der Differenz zwischen dem Leistungesignal und dem Bremssignal vorgesehen. Dies kann vorteilhaft durch Einrichtungen für ein Vergleichen der Brems- und Leistungssignale zur Ableitung eines Differenzsignales erfolgen, wobei Bremsfühlereinrichtungen vorgesehen sein können, die auf eine Polarität des Differenzsignales ansprechen für ein regeneratives Bremsen der Elektromotoren. Die Phase der an die Elektromotoren angelegten Spannung wird dabei bevorzugt um 180° verschoben, um die Motoren regenerativ zu bremsen und somit das Fahrzeug zu bremsen. Die Verschiebung der Phase der an die Elektromotoren angelegten Spannung wird vorteilhaft zur Richtungsumkehr der Motoren und somit zum Bückwärtsantrieb des Fahrzeugs verwendet. Der Betrag der für das regenerative Bremsen der Motoren durch den Frequenzumwandler in Rückwärtsrichtung fließenden Leistung ist dabei eine Funktion des Bremspedalsignales unabhängig davon, ob das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts angetrieben wird·

Ein erfindungsgemäßes elektrisch angetriebenes System weist einen Kraftantrieb, durch den Kraftantrieb angetriebene elektrische Generatoren, einen mit jedem Zugelement arbeitsmäßig verbundenen Elektromotor und Steuereinrichtungen zwischen dem Generator und jedem Motor für eine unabhängige Regelung der zu dem Motor gelieferten Leistung auf. Dabei nimmt jeder Motor eine Drehzahl in Abhängigkeit von der Last an dem von ihm angetriebenen Rad an, selbst wenn jede Steuereinrichtung das gleiche Steuersignal empfängt. Jedem Motor ist dabei vorteilhafterweise zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das eine Funktion der Motordrehzahl ist, ein Frequenzumwandler zwischen den Generator und dem durch das Auegangesignal gesteuerten Motor und eine Steuereinrichtung zur wahlweisen Variierung

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eines Zustandes des Auegangssignales zugeordnet. Bevorzugt sind Kittel zur wahlweisen Ableitung eines Leistungseignalee, das eine Funktion der gewünschten Zugkraft des Fahrzeuges ist, Jeden Motor zugeordnete Einrichtungen tür Erzeugung eines Drehzahl signale 8, das eine Funktion von dessen Drehzahl ist, und Steuereinrichtungen für jeden Motor vorgesehen, die die Phase und Größe des Außgangesignales, das den Frequenzumwandler steuert, als eine Funktion des Leistungssignales und des Drehzahlsignales unabhängig regeln.

Die Bäder eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs werden also durch j Synchronmotoren vom Induktortyp mit massiven Läufern ohne Windungen und Kosmutatoren angetrieben. Ein Dieselmotor auf den Fahrzeug treibt ein Paar von Hochfrequenz-Drehgeneratoren an, von denen Jeder Leistung zu einem Paar der Synchroimotoren liefert. Eine vom Fahrer betätigte Leistungspedaleinrichtung leitet ein Leistungssignal proportional zur gewünschten Zugkraft für das Fahrzeug ab. Ein getrennter elektrischer Antrieb für jeden Motor umfaßt Mittel zur Ableitung eines mit der Motordrehzahl modulierten Steuersignalee, einen Zjklokonverter zwischen jedem Motor und seinem durch das Steuersignal geregelten Generator, Tachometereinrichtungen zur Ableitung eines Drehzahl- bzw. Geschwindlgkeitssignals, das eine funktion der Motordrehzahl ist, und Steuereinrichtungen. , die sowohl i auf das Leistungasignal-als auch das Drehsahlsignal zur Regelung der Größe und Phase des Steuersignale« ansprechen, so daß die Motorausgangsleietung Über den Drehzahlbereich auf einem Pegel in Übereinstimmung mit der Leistungspedal einstellung konstant ist.

Weiterhin leiten Tom Fahrer betitigt· Breaeeinrichtuneen «in Brraesignal ab und das Fahrzeug weist Mittel tür Schiebung der

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rtiaae aejc Steuersignale für alle Motoren auf, um sie regenerativ zu bremsen, wenn das Bremssign&l das Leistungssignal übersteigt· Da β Fahrzeug weist FakrtrichUmge-^Tahl einrichtungen für das Verschieben der Phase aller Steuersignale auf, um die Sichtung der Mo tor drehung und somit die Fanrxeugrichtung umzukehren· Ss sind manuell betätigte !Einrichtungen zur Einstellung einer Geschwindigkeitsbegrenzung für das Fahrzeug und Mittel sur Ableitung eines Geschwindigkeitbegrensungssignals vorgesehen, das zu dem Bremesignal addiert wird, um die Motoren regenerativ zu bremsen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die eingestellte Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet· Dreh- bzw. KurvenkompenDationseinrichtungen erhöhen die an die Motoren der Bäder auf der Außenseite einer Kurve gelieferte Leistung und vermindern die an die Motoren der Hader auf der Innenseite der Kurve gelieferte Leistung als eine Funktion des Grades der Kurve und der Größe des Leistungesignalee»

Die Erfindung wir i im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben? in dieser »»igtι

Fig. 1 ein schema ta sehe s Blockdiagrnmm des elektrischen Antriebssystem eines F@br$«ug8 gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Fahrzeugrad und den Elektromotor, der das Had in der Iu»führungsfοrm der Fig. 1 antreibt{

3 eine auseinandergezogene_r perspektivische Ansicht des Elektromotors und des durch ihn angetriebenen Vinkeleeneore in der Ausführung der fig. 1 und 2, wobei der Motorständer und die Wicklungen in Bars gekapselt dargestellt sindf

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Fig. 4 eine teilweise Vorderansicht, welche den Läufer und den Ständer des Winkel sensors zeigt;

Fig· 5 eine grafische Darstellung, welche das vom elektrischen Antriebssystem gelieferte relative Drehmoment über der relativen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zeigt;

Fig. 6 eine grafische Darstellung, die die Leerlauf -Sättigung»- kurve und die-lnker-lfennstrom-liull-Leietungefaktor-Sättigungskurve für den Elektromotor der Ausfüh~ rungeform in den Fig· 1 bis 5 darstellt;

Fig. 7a ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des Elektromotors; Fig. 7b dessen Vektordiagramm für den Hotorbetrieb; Fig. 7c dessen Taktordiagramm für den Generatorbetrieb;

Fig. δ eine grafische Darstellung, welch· die Motorkleamen-

spannung und den Yerschiebungewinkel über der Drehzahl darstellt, welche sur Lieferung der maximalen Nennleistung über den Drehzahlbereich erforderlich ist;

Fig. 9 eine Abwicklung des Winkel sensoratlnders und -läufers und außerdem eine schematise!» Darstellung der von den Vinkelsensor-Sekundärwicklungen erzeugten Augenblickespannungen ,

Fig. 10a und 10b schematische Diagramme, die die Vektoraddition der zwei Eingangseignale zu den Vinktlseneor-Primirwicklungen zur Ableitung des Ausgaagssignales, das den Z^klokonverter steuert, darstellt,

flg. 11 eine grafische Darstellung, welche die Motor- und Vinkel eensor-Spannungen Über der Hotordrehsahl zeigt, welche

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erforderlich ist, konstant 50 % und 100 % der maximalen Leistung über den Drehsahlbereich zu erreichen;

Fig. 12 ein schematieches Block diagramm der Winkels eneorsteu erring, des Diskriminator und des Begrenzungskreises;

Fig. 13 ein schematieches Schaltungsdiagramm der Funktionsgeneratoren der Winkele ensorsteuerung;

Fig. 14 ein schematisch.es Schalt diagramm des Zyklokonverters fe und des Filters, welches den Zündkreis in Blockform

darstellt,

Fig. 15a bis 15h schematische Darstellungen der Spannungen in den Zyklokonverter des elektrischen Antriebssystems;

Fig. 16 ein schematischee Schaltungsdiagramm des Tachometers} Fig. 17a ein schematischee Schaltungediagraon, teilweise in

Blockform, des Zündkreises für die gesteuerten Gleichrichter des Zyklokonverters;

Fig. 17b bis 17j Signale an verschiedenen Punkten in dem Zünd-P kreis der Fig. 17a;

Fig. 18 ein vereinfachtes schematieches Diagramm der logischen Relaisschaltung und der Motorsteuerung;

Fig. 19 eine grafische Darstellung der lusgangsspannung VB vom Strom-Steuerverstärker über der Motordrehxahl;

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Flg. 20 eine grafische Darstellung dee Motorfeldatromes über der Leiatungspedaletellung, um für einen ausgewählten Leistungspegel eine konstante Leistung Ober den Brehzahlbereich zu liefern;

Fig. 21 Kurven, welche in Folarkoo^dinaten die Variation der Motorklemmenspannung VT und des Verschiebungswinkels DT mit der flo tor drehzahl darstellen, die in der Fig. θ veranschaulicht ist;

Fig. 22 ein schematiaches Bcnaitungsdiagraan der Vende- bzw. Kurven-Kompensationseinrichtung und

Fig. 23 ein schematisches Schaltungsdiagrejm des Geschwindigkeits- bzw. Brehsehlbegrensungekreieee.

Bach Fig. 1 weist ein erfindungsgeaäßes Fahrzeug ein elektrisches Antriebssystem 10 auf, dme eine Antriebskraft/des rechten Vorderrad,/linken Vorderrad, dem rechten Hinterrad und dem linken Hinterrad 12, 14 16 b«w,„18 des Fahrseoge voreieht.

.bzw· em,lTiiArmntrieb ^* Eine Antriebsmaschine /auf dem Fahrzeug 1st berorzugt eine Sohlenwaaeerstoff-Treibstoffmaschine wie eine Gajiturbine oder ein Dieselmotor 20, die bei in wesentlichen konstanter Drehzahl arbeitet, wie sie durch die Ein*teilung ihres Begiere bestimmt ist, und die da«u in der Lage 1st, unter allen Bedingungen des Fahrzeugsbetriebee einen konstanten Leistungeeingang zu des: elektrischen Antriebssystem 10 su liefern.

Des elektrische Antriebssystem 10 umfaßt bevorzugt vier elektrische Steuereinrichtungen oder Antriebe 22, 24, 26 und 26

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(in Blockform dargestellt) für die Räder 12, 14, 16 bzw. 18. Alle vier Antriebe sind im wesentlichen identiach und ea wird nur der Antrieb 22 für daa rechte Vorderrad 12 beschrieben.

Die Antriebsmaschine 22 treibt einen ersten Generator 30 an, der eine elektrische Leistung für die elektrischen Antriebe 22 und 24. liefert, die die Yorderrider 12 und 14 antreiben, und treibt ebenao einen zweiten Generator 52 an, der eine elektrische Leistung für die elektrischen Antriebe 26 und 28 liefert, die die Fahrzeughinterräder 16 und 18 antreiben. Die Generatoren 30 und 32 sind ähnlich und kSnnen bekannte Hochfrequenz-Mehrphasen-Synchrongeneratoren sein; und ea wird nur der Generator 30 beschrieben. Der Generator 30 besitzt bevorzugt eine stationäre Erreger spule 34, die von einer geeigneten nicht gezeigten Leiatungaversorgung erregt wird, und drei im Stern geschaltete Ankerwicklungen 36A, 36B und 36C, die drei Fhaaen-Vechselspannungen A, B und C in Hochfrequenz-Konstant-Ieiβtungs-ßammelschienen 38A, 38B bzw. 3&C erzeugen. Die Antriebsmaschine 20 läuft alt nahezu konstanter Drehzahl, so daß die Eingangsleietung zum elektrischen Antriebssystem 10 und die Frequenz des von den Generatoren 30 und 32 erzeugten Wechselstroms annähernd konstant sind.

Die Eingangssignale zu den elektrischen Antrieben 22, 24, 26 und 26, die die Übertragung von Leistung von den Generatoren 30 und 32 zu den Fahrzeugridern 12, 14, 16 und 18 steuern, werden bevorzugt von einer bekannten fahrerbetitlgten Fahrzeug-Steuereinrichtung abgeleitet, die ein Steuerrad 40, einen Fahrtrichtung*»- und Geachwindigkeitabegrenzungs-Wthltr 42, ein Lalstungspedal 44 und ein Bremspedal 46 aufweist, die Über einen fahrerbetätigten Hauptsteuerkreia 48 mit dan elektrischen Antrieben 22, 24, 26 und 28 gekuppelt sind.

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Der elektrische Antrieb 22 umfaßt einen Synchronmotor 5O₁ der bevorzugt vom Induktortyp ist und einen Rotor bzw. Läufer 52, der mechanisch mittels eines geeigneten Getriebes (in flg. 2 gezeigt) mit dem rechten Vorderrad 12 gekuppelt ist, eine Dreiphasenankerwicklung oder Ständerwicklung 54- und eine Feldwicklung 56 aufweist, die an dem Motorständer angeordnet ist. Der elektrische Antrieb 22 wandelt den Konstantfrequenz-Sonstantspannungs-Ausgang des Hochfrequenzgeneratore 30 *-n einen Wechselstrom mit variabler Frequenz, variabler Spannung und variabler Phase für ein Aufbringen auf die Ankerwicklung 54 um, um das Drehmoment und die Drehzahl des Synchronmotors 50 zu steuern·

Das elektrische Antriebssystem 10 überträgt die konstante Leistungsabgabe der Antriebsmaschine 20 zu den Fahrzeugrädern 12, 14, 16 und 18 über einen weiten Geschwindigkeit*- bzw. Drehzahlbereich. Die hyperbolische Drehmomenten-Drehzahl-JCennlinie des elektrischen Antriebssystems 10 zur Ausführung einer solchen Übertragung einer konstanten Leistung von der Antriebsmaschine 20 zu den Fahrzeugrädern über einen Drehzahlbereich von 15 zu 1 ist in Fig. 5 dargestellt. Das Drehmoment und die Drehzahl sind aus Darstellungegründen zweckmäßig auf Grundwerte bezogen, die bei der minimalen Drehzahl, bei der | eine konstante maximale Leistung übertragen wird, genommen sind. Die Grundbetriebsdaten des elektrischen Antriebssystems 10, bei denen,das relative Moment willkürlich gleich .1,0 und die relative Drehzahl gleich 1,0 gesetzt sind, sind in Fig. 5 dargestellt, in der die durchgezogene Kurve der maximalen Leistungskapazität der Dieselmaschine 20 bei voll durchgetretenem Leistungspedal 44 und bei zwischen den einzelnen Badantrieben 22, 24, 26 und 28 gleichmäßig verteilter Gesamtleistung entspricht. Das Antriebssystem umfaßt gleichwohl nachfolgend

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beschriebene Einrichtung;en zur Beduzierung des Motordreh· momente'ß bei Arbeitsbedingungen, die weniger als die Nennleistung erfordern, wie in Fig. 5 durch die gestrichelte, mit "reduzierter Leistung" bezeichnete Linie dargestellt ist. Die Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Motorfrequenz sind alle direkt proportional aufgrund der Verwendung von Synchronmotoren 50 und des festen Übersetzungsverhältnisses zwischen den Motoren 50 und den Bädern 12, 14, 16 und 16. Weiterhin sind das Motordrehmoment und die Fahrzeugzugkraft ebenso direkt proportional aufgrund des festen Übersetzungsverhältnisses.

Bei der bevorzugten AusfOhrungsform der Erfindung ist der Motor 50 vom Synchron-Induktortyp, obgleich jeder andere

Synchronmotor-Typ mit einstellbarer Felderregung, einschließlich

aen

dem bekannten Typ mit ausgeprägtenRflen bzw./Schenkelpoltyp, in dem elektrischen Antriebssystem 10 verwendet werden kann. Sie bekannten Sättigungskurven von Synchronmotoren werden üblicherweise verwendet, um das Verhältnis zwischen der Ständer-Ei emmen spannung VT und dem Feldstrom I^ für verschiedene Lastbedingungen darzustellen« Ba Synchronmotoren üblicherweise bei einer konstanten Drehzahl betrieben werden, die einer Klemmenspannung mit einer Festfrequenz von 60 Ez entspricht, sind solche Sättigungskurven gewöhnlich für eine Festfrequenz dargestellt. Der Effekt des Ankerwideretandes auf diese

jcenn

Synchronmotoren^inien ist gewöhnlich klein, er gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung, wenn sich die Frequenz Hull nähert.

Venn der Synchronmotor 50 mit variabler Frequenz betrieben

wird, wie es in dem elektrischen Antriebssystem 10 der Fall

sussafcekr&f ticcei*e ist, können/Sattigungsturven, die die Effekte der Frequenz varation und des Ankerwideretandes bei niedrigen Drehzahlen

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zeigen, hergeleitet werden, indem die Klemmenspannung VT durch die Variable (W + i_a ^ß _a)/* ersetzt wird, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, die die Leerlauf-Sättigungskurve und die Ankernennstrom-I^lleistung/-%7^gungekurve ftir einen typischen, für das elektrische Antriebssystem 10 geeigneten Synchronmotor 50 zeigt und in der bedeutet:

VT ' Motorklemmenspannung, I_ Ankeratrom, R effektiver Ankerwiderstand und

F Frequenz.

Die in Fig. 6 dargestellten Werte sind als auf die Grundbetriebsdaten des Motors bezogene Einheitsgrößen ausgedrückt.

Die Vektorgröße W + T₀H₀ ist eine innere Spannung, die üblicherweise als die Spannung hinter dem Widerstand bezeichnet wird und die Vektorsumme der Klemmenspannung und des Ankerwiderstandabfalls darstellt, die den richtigen Phasenwinkel zwischen den zwei Vektoren beachtet· Gemäß allgemeiner Vereinbarung wird die Leistungskomponente des Ankerstromes für den Generatorbetrieb als positiv und für den Hotorbetrieb J als negativ betrachtet. Infolgedessen ist für einen Motorbetrieb der Vektor "A + i_aB_a kleiner als VT für Leistungsfaktoren in dem normalen Betriebsbereich in der Nähe von eins, wo VT und I_n um näherungsweiee 180° versetzt sind (siehe Fig.7b). Die GesamtgröÖe (W + T„B_)/F ist proportional zu dem die Ankerwindung des Motors 50 verkettenden magnetischen Hettofluß, der die Resultierende des durch die Ankerwicklung und die Feldwicklung 56 erzeugten Flusses ist.

Die Batt Igungsktirven der Fig. 6 gestatten gemlB bekannten Verfahren eine enge Ann&herung de· lrgendeintr Lastbedingung

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entsprechenden Feldstromes I_{. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hält der elektrische Antrieb 22 den Feldstrom I_f im Motor fX3 für einen gewünschten, einer gegebenen Position des Leistungepedaleβ 44 entsprechenden Ankeretrom konstant. Wenn die Motordrehzahl und -frequenz über den Grundwert P - 1,0 ansteigen, hält der elektrische Antrieb 22 der bevorzugten Ausfuhxungsform ebenso die Klemmenspannung VT für eine gegebene Leistungspedalstellung konstant, was su dem magnetischen Nettofluß führt, wie er durch die Variable (W + 4 I )/F dargestellt ist, die fast umgekehrt proportional tür Frequenz F abnimmt. Biese Bedingungen sind in Fig. 6 für den Ankernennstrom durch die vertikale Linie bei If - 2,5 dargestellt , die mit "konstanter I_f für I_ft » i_to" bezeichnet ist; die Variable Ofe + ijEL)/F füllt von einem Wert 1,0 bei einer Frequenz F * 1,0 entlang dieser Konstantfeldstromlinie auf einen Wert 0,5 bei der Frequenz F ■ 2,0 und fällt dann weiter auf einen Wert 0,2 bei F ■ 5· Unter der Frequenz F * 1,0 wird die Klemmenspannung TI durch den elektrischen Antrieb 22 reduziert, wie es nachfolgend erläutert wird, jedoch mit einer Rate, die zur Folge hat, daß der Nettofluß auf ein Maximum ansteigt, wenn sich die Frequenz Null nähert. Bei konstantem Feldstrom I_f und konstanter Klemmenspannung VT befindet sich der Ankeretrom I_& nahe bei dem Nennwert (I »1,0) und der Leistungsfaktor nahe bei 1 über dem gesamten Frequenzbereich, aufgrund dessen das elektrische Antriebssystem 10 die in Fig. 5 gezeigte hyperbolische Konstantleistungs-Drehzahl-Drehmomenten-tennilnie aufweist. Unter der Annahme, daß das elektrische Antriebssystem 10 so ausgelegt 1st, daß es eine dem Dieselmotor 20 angepaßte Leistungsbemessung aufweist, kann die Drehzahl-Drehmomentenkurve In Fig. 5 alternativ als "maximale kontinuierliche Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebssystems"

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"bezeichnet werden. Venn weniger als die Nennleistung für einen Antrieb der Last erforderlich ist und das Leistungspedal 44 nicht voll durchgetreten ist, kann die Drelüahl-Drehmomentkennlinie durch die in der Fig. 5 gestrichelt dargestellte Kurve mit der Bezeichnung "reduzierte Leistung? dargestellt werden.

Der elektrische Antrieb 22 regelt die an die Ankerwicklung 54- des Elektromotors 50 angelegte l&emmenepannung VT, wie oben erläutert, und verschiebt ebenso die angelegte Kiemenspannung VT durch den erforderlichen Phasenwinkel in bezug auf die Winkelstellung des Läufers, um die in Fig. 5 gezeigte Sonstejitleistunge-Drehmomenten-Drehsahlkennlinie zu erhalten. Der erforderliche Phasenwinkel wird mit Bezug auf die Fig. 7», die das vereinfachte Ersatzschaltbild des Sjnchroneotors 50 bei stationären Zustanden zeigt« und in bezug auf die Fig. Tb und 7c beschrieben, die sein Vektordiagraa» für den Motorbetrieb bzw. Generatorbetrieb zeigen und in denen bedeutet:

die innere, zum Feldstrom proportionale Spannung, X₈ die effektive synchrone Reaktanz bzw. KullrOaktana

für alle Feldpositionen in bezug auf die/MMR (magne- |

to motorische Kraft) und
H_a effektiver Ankerwiderstand.

Der Ankerstrom I_& resultiert aus der auf die Maschineniopedanz wirkenden Vektorspannungsdifferenz und beträgt somit

to

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Fig. /Td.zeigt das Vektordiagramm dieser Beziehung für einen Motorbetrieb, bei dem die Bedingungen im elektrischen Antrieb 22 bei Nennlast für die Drehzahl F = 1,0 angenähert sind, und Fig. 7c zeigt das Vektordiagramm für einen Generatorbetrieb, bei dem die Bedingungen im elektrischen Antrieb 22 bei der Drehzahl F = 1,0 angenähert sind, wobei die Bremsleistung geringer als die Nennleistung ist. Der Verschiebungswinkel DT ist der Phasenwinkel zwischen der inneren Spannung E^ und der an die ßtänderwicklung 54 angelegten Klemmenspannung VT.

Der elektrische Antrieb 22 schiebt die Klemmenspannung VT in der Phase um den Winkel (+)DT relativ zu der phjsikalisehen Achse der inneren Spannung E^ an dem Läufer vor, um die in Fig. 7b dargestellten Bedingungen für den Motorbetrieb zu erzeugen, und verzögert die Klemmenspannung in der Phase um den Winkel (-)DT relativ zur physikalischen Achse von Ep, um die in Fig. 7c gezeigten Bedingungen für eine Generatorwirkung herzustellen.

In der Ersatzschaltung und in dem Vektordiagramm der Fig. 7 sind die innere Spannung IL und die effektive Nullreaktanz X_ proportional sur Frequenz und werden mit F multipliziert für einen Betrieb bei einer anderen als der Grundfrequenz F » 1,0.

Fig. 8 zeigt die Klemmenspannung VT und den Verschiebungswinkel DT, die der elektrische Antrieb 22 an die Ständerwicklung 54 des synchronmotois 50 bei Nennlast anlegt, um die gewünschte Konstantleistungs-Dreheahl-Drehmoiienten-Kennlinie der Fig. 5 mit einem konstanten Feldstrom, einen

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im wesentlichen konstanten Anker strom und einen Leistungsfaktor nahe bei eins vorzusehen. Der Yerschiebungswinkel DI beträgt O⁰ bei F - 0,0 und nähert sich 90° bei hoher Frequenz und hoher Mo tor drehzahl. In Fig. 8 sind nur zwei VT-Kurven gezeigt, die mit "Hennleistung" und "reduzierte Leistung* bezeichnet sind, jedoch gibt es für jede Stellung des Leistungspedals 44 und für jeden entsprechenden Leietungsausgangspegel vom Motor 50 eine verschiedene VT-Kurve.

Der elektrische Antrieb 22 weist einen Frequenzwandler oder einen Zyklokonverter 58 auf, der «it Konstantspannungs-Hoch- " frequenz-Leistung von dem Generator 30 über Schienen 38 versorgt wird und auf Torsteuerungesignale von einem Zündkreis 60 anspricht, um diese UochVloxuitaiitfrequenxleietung in eine niedrigere, variable Frequenz-Klemmenspannung VT umzuwandeln, die über Leiter 62 an die Ständerphasenwicklungen 54X» 541 und 54Z des Synchronmotors 50 angelegt wird· Der Zyklokonverter 58 ist in Fig. 14 im Detail gezeigt und um- . faßt bevorzugt eine positive Gruppe von drei Thyristoren oder gesteuerten Siliziumgleichrichtern, welche jeder der drei Motor-Ständer-Phasenwicklungen 5^X, 54X und 5^ zur Führung eines positiven Stromes von den drei Fhaeen-Leistungsachienen 38A₁ 38B und 3OC zugeordnet sind, und eine negative | Gruppe von drei gesteuerten Siliziumgleichrichtern, die jeder dieser drei Hotor-Ständer-Fhasenwicklungen zur Führung eines negativen Strome von den Schienen 38A., 38B und 38C zugeordnet eLnd.

Der zündkreis 60 leitet Torefcouerungeelgnale ab, dl« di· iiliciumgesteuerten Gleichrichter im Zjklokonvtrter 58 am gewiin·rhfcen Punkten in den Perioden der Hochfreqiien*-

Gleichspannungen A, B und C in den Schienen 38A, JSB und 36C zyklisch zünden, um die Dxei-Phasenepannungen in den Leitern L1, L2 und L3 zu erzeugen, die an die Ständer-Phasenwicklungen 541, 54T und 54Z angelegt werden«

Der elektrische Antrieb 22 umfaßt einen Drehinduktor, Vektoraddierer oder Drehmelder, der als "Winkelsensor" 64- bezeichnet wird, der durch den Motor 50 zur Ableitung eines Steuersignales für den Zyklokonverter 58 angetrieben wird, das in der Größe, Frequenz und Phase ein Abbild der Spannung VT ist (in Fig. δ gezeigt), die an die Ständerwicklung 54 anzulegen ist, um eine konstante Leistung über den Drehzahlbereich zu erhalten. Um die in dem Motor lauf er 52 erzeugten Pole mit den von der Motorständerwicklung 54 erzeugten umlaufenden Polen im Tritt zu halten, muß die Frequenz der an die Ständerwicklung 54 angelegten Klemmenspannung VT zu allen Zeiten mit der Lauferdrehzahl synchron sein und es muß/die Klemmenspannung in der Phase bei allen Motordrehzahlen um den Verschiebungswinkel DT/von dem allein wirkenden Feldstrom erzeugten Magnetfluß und dem der Klemmenspannung entsprechenden Magnetfluß vorgeschoben werden. Weiterhin muß die Größe der auf die Ständerwicklung 54 aufgeprägten Klemmenspannung VT als eine Funktion der Mofcordrehznhl In der Ln Fig. 8 dargestellten Weise gesteuert werden.

Die Ln Fig. 8 gezeigte Variation Ln der Größe TT und Lm Phasenwinkel DT der an die BtändörwLcklung 54 anzulegenden Klemmenspannung kann grafisch durch die gsometrLschcm Orte einer QleLchuug aungthlrUckl: werde«» In dor die Hotordrthsahl der variable I'araaietor und die Groß« VT und der Phasenwinkel DT der KndiuHirektor ti ad die vaktuHellan Folarkoaitlinaten der von l«n Ort-vr» RwU-loben Kurvp darstellen. Iu fig* 21 ist

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eine solche mit "Nennleistung" bezeichnete Kurve in gestrichelten Linien gezeigt, in der die geometriechen Orte der Klemmenspannung VT und des Phasenwinkel« S3? aufgetragen sind, wenn der Motor 50 Nennleistung liefert, und es ist ebenso eine mit "reduzierte Leistung" bezeichnete Kurve in durchgesogenen Linien gezeigt. Die Größe der als eine Funktion der Motordrehzahl an die Ständerwicklung 54 anzulegende Klemmenspannung TT ist der Radiusvektor einer aolchen Karre, wobei zwei solcher Vektoren TCI und VT2 für die Kurve reduzierter Leistung in Fig. 21 gezeigt sind. Der Verechiebungswinkel, um den die Ute*· menspannung relativ zu den L&ufcxpolen als eine Funktion der Motordrehzahl in der fhase vorgeschoben werden soll, 1st der vektor!eile Winkel der Kurve, wobei zwei vektorielle Winkel BTI und DT2 für die Kurve der reduzierten Leistung dargestellt sind. Die Große der ¹H ^< Tiw^T>ffpttTiiiMffg YiP wird τοη der Grunddrehzahl F - 1,0 an der unteren Grenze des Drehsahlbereiches (durch den Vektor VT mit den Htasenwinkel DTI dargestellt) bei Zunahme der Motordrehzahl konstant gehalten, wihrend der Verscniebungewinkel von nfiherungsweise 40° bei F - 1,0 bis auf niherungsweise 90° bei der Drehzahl F * 3,5 anwächst, bei der die Slesmenspan* nung durch den Radiusvektor YT2 und der Tersxshlebungswinkel durch den vektoriellen Winkel DT2 dargestellt sind.

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Eine Vielzahl von verschiedenen Kurven kann in Fig* 21 aufgezeichnet werden, von denen alle von der gleichen For« sind und von denen-jede einer anderen Stellung des Leistungspedals 44 und einem entsprechenden anderen Leistiingsausganespegel vom Motor 50 entspricht· Jede in Fig. 21 dargestellte Kurve kann ebenso durch ihre rechtwinkligen Koordinaten χ und y, die als eine Funktion der Motordrehzahl F variieren, oder durch die Barameterglelchungen der Kurve mit der Motordrehzahl F

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als den variablen Parameter definiert werden. Der elektrische Antrieb 22 umfaßt eine Winkelsensoreteuerung 76, die ein Paar von "Sinus" und "Kosinus^M-Signalen V_ und Y_n eraeugt, die repräsentativ sind für die rechtwinkligen Koordinaten y und χ einer Kurve der Fig. 21 für jede Stellung des Leistungspedals 44; der Winkelsensor 64 addiert vektoriell solche Signale und leitet ein Ausgangesignal «ur Steuerung des Zyklokonvertera 58 ab, das Ia der Größe und in der Phase nit den Radiusvektor- und Vektorwlnkel-Itolarkoordinaten einer aolchen Kurve übereinstimmt. Insoweit eine Kurve dex Pig. 21 die Ortskurve einer Gleichung ist, di· dl« gewünschte Variation in der Große VT und in Phasenwinkel IXD sit der Hotordrehzahl auedrückt, wie in Fig. 6 gezeigt, befindet sich die durch den Zyklokonverter 38 an die Kotor-Ständerwicklung 54 angelegte Klemmenspannung VT in überelnati iwmng mit einer der Kurven der Flg. 8, die einer gegebenen Leistungspedalstellung entspricht· Wie nachfolgend im einseinen erläutert wird, steuern die Ausgangssignale von dem Winkelsensor 64 den Zündkreis 60, der die Torsteuersignale sur Zündung der Thyristoren des Zyklokonverters 58 ableitet.

Der Drehinduktor, Vektoraddierer oder Winkelsensor 64 wandelt in der Tat die für die rechtwinkligen Koordinaten j und χ einer Kurve der Fig. 21 repräsentativen Signale T und V in die Polarkoordinaten einer solchen Kurve um. Der Winkelsensor 64 weist eine Sekundärwicklung 66 mit drei um 120 (elektrischen) Grad versetzten, im Stern geschalteten Sekundärphasenwicklungen 66X, 66T und 66Z und ein !Paar von Erregeroder Primärwicklungen auf, die als Sinu«wicklung 68 und als Kosinuswicklung 70 bezeichnet werden, welche um 90 Grad elektrisch voneinander versetzt magnetisch mit der Sekundärwicklung

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gekoppelt sind. Die Primärwicklungen 68 und 70 und die Drei-Phasenßekundarwicklungen 66X, 66Y und 66Z sind auf einen auf dom GehüuBe des Motors 50 angebrachten Winkelβeneor-ßbänder 72 (siehe Fig. 2, J> und 4) gewickelt und die magnetische Flußverkettung zwißchen der Sekundräwicklung 66 und den Primärwicklungen 68 und 70 hangt von dem luftspalt »wischen dem Ständer 72 und einem mit dem Motorlaufer 52 verbundenen fei'XOfflagnetischen Läufer 74 ab^v. Die Kontur dee Winkelsenaor-Läufers 74 ist so gewählt, daß eine näherungeweiee sinusförmige Variation in dem I/uftspalt tind in der Flußverket- ä tung zwischen Jeder ßekundräphasenwicklung 66X, 66T und 66Z und den Primärwicklungen 68 und 70 erzeugt wird, wenn er sich dreht«,

Die ßinuB- und Kosinusprimärwicklungen 68 und 70 werden von der Wiiilcelscnßor-Eteuerung/mit gleichphaeigen Sinus- und

rr · „ ,„ T w . ,τ ,gepennt _Λ_, .^ , Kosinus-IIocxifrequenzsignalen Y_ß und 7 /erregtV die mit den rechtwinkligen Koordinaten y basw· χ einer einer gegebenen Stellung des Leistungspedals 44 entsprechenden Kurve der Fig. 2; überoinstimmen. Wenn der Motor 50 sich in Ruhe befindet und die Winkelsensor-Steuerung 76 di® Sinus- und Kosinus« wicklungen mit gleichphasigen, hochfrequenten Wechseistrom-Signalen fester Größe erregen würde, würden die-um 90° "

Vorsetzten Sinus- und Kosinuswicklungen 68 und 70 konstante Amperewindungen aufweisen und Hochfrequeiujeignale fester Größe in den Drei-I^asen-Bekundärwicklungei). 661» 66X und 662 induzieren. Die Permeanzen bzw. magnetischen Leitwerte dor Pfade für den durch die Sinus- und Kosimiswicklungen 68 und 70 erzeugten magnetischen Fluß und der von den Signalen fester / In aen Drei-Phasen-Sekundärwicklungen induzierte ßpannungßpegel sind eine Funktion der Stellung dea Vinkeleensor-Läufers 74. Wenn sich der Motor 50 dreht, sind die in den

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BAD ORiQlNAL

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Sekundärwicklungen 66Χ, 66Ύ und 66Z induzierten, hochfrequenten WinkeIsensor-Ausgangs / . nicht langer in der Amplitude fixiert, sondern weisen eine sinusförmige Modulation mit einer verhältnismäßig niedrigen Frequenz auf, die für die Drehzahl de« Hot;ot'fl 50 repräsentativ ist· Die Umhüllenden der in ' don Oakundürphasönwicklungen 66X, 66T und 66Z induzierten drei Win!cRirtenso2>-AiingRngssignnle sind um 120 (elektrische) Grad aufgrund dor körperlichen Anordnung dieser Wicklungen auf dem Winkölsonsor-Ständer 72 verschoben.

Der Ausdruck "Auagangsspaiinung" wird nachfolgend verwendet zur· Bezeichnung tmtweder der in den Bekundär-Phasenwicklungen 66X, 661 und 66Z induzierten Trägerfrequenzsignale, ihrer niiulerfroquenten, sinusförmigen Modulationsumhüllenden oder der Signale» die davon diuOh Demodulation abgeleitet sind, um die "üräcerfr^juenz und die Wechselhalbwellen zu beseitigen. Di ο in dexi Sekiindär-Phaeenwicklungen 661, 66X und 66Z induzierten Tr&gerfraquen&algnale werden ait Vt_- und ihre nioderfcequenten Modulationeumhüllenden und die davon durch Demodulation abgeleiteten Signale mit VT_-. bezeichnet. Weiterhin öind aiio dlesvi drei Formen der "Ausgangaspannung" in der Größe direkt proportional und Ihre Größe ist in den Kurven durch die Bezeichnung TH_n dargestellt·

Die WinkVieeneorstmiorung 76 empfängt von einem Schute- und Stouerkrulß 76 (siehe fig, 1) «in Bezug«· ijeistungsⁿ-Signal, da« öiiio Jtoiikticm tor 3if«I;u)g dös Leistungapedals 44 ist, und /^u (iiü ifignnTcrV' und V_ %\\ den Binus~ und KoBinuswicklungoü CS und 70 des Winkelsensors 64 als eine Funktion dieses LoiflttmgOB.ignala , wodurch er die Amporewindun-

gen dieser Wicklungen und die Größe der in den SakundlrphAeen-

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Wicklungen 66Σ, 66T und 66Z indusierten Signale vt_e (und ihrer Moduletionsumhüllenden VT _) steuert, die nach der Demodulation den Zjklokonverter 58 steuern. Somit regelt die Winkel Sensorsteuerung 76 in geeigneter Weise die Große der Signale V₈ und 7_Q zu den Sinus- und Kosinuswicklungen 68 und 70 des Winkelsensors 64, um die Größe der an die Motor-Ständerwicklung 54sngelegten KLemmenßpannung als eine Funktion der Iieistungspedalstellung su steuern. Durch eine Änderung in der Stellung des Leietungepedals 44 wird die Große des Leistungseignais variiert und somit die Länge

des Radiusvektors ΥΦ in Pig. 21 geändert. a

Die Winkelsensorsteuerung 76 empfängt auch ein "Geschwindigkeits"-Signal vom Tachometer 80 (siehe Pig. 1), das eine Funktion der Drehzahl des Motors 50 ist und die Signale T₀

und V zu den Sinus- und Ko sinus wicklungen 68 und 70 in Abc

hängigkeit von dem . Drehzahl signal in Übereinstimmung mit den rechtwinkligen Koordinaten, ύ und χ einer Kurve der Pig. 21 modifiziert, so daß sich/in den Sekundärwicklungen 66X, 66Y und 66Z induzierten Winkelsensor-^Ausgangsspannungen VT_fl linear (siehe Fig. 8 und 11) von Null bei der Drehzahl Hull auf den vollen Wert (entsprechend einer gegebenen Stellung des Leistungspedals 44) bei der Grundfrequenz P «· 1,0 verändern und bei dem vollen Wert von P « 1,0 bis zur maxima- I len Motordrehzahl P « 15,0 bleiben. Oberhalb der Grunddrehzahl P β 1,0 variiert die Winkelsensorsteuerung 76 die Große der Signale V^ und Y_c zu den Sinus- und Kosinuswicklungen 68 und 70 ungleich in entgegengesetzten Eichtungen als eine Punktion der Motordrehzahl (siehe Pig. 11), während die Größe der Winkeleenaor-Ausgangsspannung VH_ß konstant gehalten wird fur eine gegebene Leistungspedalstellung; dadurch werden die

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Amperewindungen und die Intensität des Magnet flue see, welche diese Windungen 68 und 70 erzeugen, ungleich variiert und die Phase der Modulationsumhüllenden VT der in den Sekundärwicklungen 66X, 66Y und 66Z induzierten Winkelsensor-Ausgangsspannungen relativ zu der Winkeletellung des Winkelsensor-Läufers 74 verschoben, während die Größe dieser Spannungen konstant gehalten wird. Die Ausgangssignale VT von der Winkelsensor-Sekundärwicklung 66 steuern den Zyklokonverter 58, und die Winkelsensorsteuerung 76 regelt somit den Verschiebungswinkel DT der an die MotoivStinderwicklung 54 engelegten Spannung TT relativ zu den Hagnetpolen auf dem Motorläufer 52 als eine Punktion der Motordrehzahl, während die Größe der Klemmenspannung VT für eine gegebene Stellung des Leietungspedals 44 konstant gehalten wird, indem die Größe der Sinus- und Kosinus-Signale V_e und V_ zu den Sinus- und, Kosinuswicklungen 68 und 70 unabhängig variiert werden, um die nit VT und DT in Pig« 8 bezeichneten Kennlinien der Klemmenspannung über der Drehzahl und des Verschiebungswinkels über der Drehzahl zu erhaltene

Die Drei-Phasen-Trägerfrequena-Außgangsspannungen vt_e von den Winkelßensor-Sekundärvicklungen' 66X, 66Y und 66Z werden in einem Diskriminator 82 demoduliert, um das Trägersignal zu entfernen Der Diskriminator 82 liefert Dreiphaeen-JUisgangsspannungen VT_ß der Motorfrequenz, die iJi der Größe und im Phasenwinkel relativ zu einer Bezugeachse oder au dem Motorläufer, do ho der Achse der in dem Vektordiagramm der Pig· 7b gezeigten inneren Motorspannung Ep, geregelt sind.

Die Spitzenspannungen der niederfreguenten Ausganissignale VT_ß vom Diskriminator 82 werden in eimern Beschneide- b»w. Begrenzerkreis 84 "begren&t, der oben abgeflachte Ausgange-VT_ß ^f (siehe Fig. 12) ableitet, wenn die Spannungen

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vom Diskriminator 82 den Beschnei depegel über sehr ei ten.

Wenn die Drehzahl des Motors 50 über einen weiten Drehsahlbereich, in dem die an die Ständerwicklung 54 angelegten Motorfrequenzspannungen VT_- von Bull bis f Hz variieren,

JB-

geregelt werden kann, liefert der Generator 30 Spannungen A, B und C mit einer Frequenz von wenigstens 2f und bevorzugt 3f, wenn der Diesel 20 durch seinen Begier gesteuert wird, mit Höchstdrehzahl zu laufen.

Um die Generator-Eochfrequens-Spanttungett konstanter Größe A₁ B und C in den Schienen 38A, 38B und 380 zur Erzeugung der von dem Zündkreis 60 geforderten "Synchronisierungs"- oder "Folge^M-Signale aufzubereiten, entfernt ein Filter (siehe Pig-, 1) die Kommutationskerben und das Hochfrequenzrauschon von den Generatorspannungen A, B und C und regelt deren Spannungspegel, um "Bezüge"-Spannungen abzuleiten, die Reproduktionen der Grundwellen dieser Genermtorspannungen sind. Der Zündkreis 60 kombiniert die Drei-Ehaaen-Hochfrequenz-Auegßngs~^wBezugs"-Signale von dem Filter 86 mit den Dreiphasen-Tieffrequenz-Steuereignalen VT ' vom Begrenzerkreis 8^ (die proportional zu den Winkelsensor-Ausgangespannungen VT_e sind), um die in Fig. 15« gezeigten "Folge"-Signale A-t-VO» , B+VT. und C+VT. abzuleiten, und der Zündkreis 60 umfaßt (nachfolgend beschriebene) Pegeldetektoren, die die NulldurchgangsTRunkte solcher Folgesignale abtasten bzw. ermitteln und/fersteuerungseignale für die gesteuerten Gleichrichter des Zyklokonvertere 58 erzeugen.

Wie oben erläutert, haben die an die ßtänderwioklung 54 angelegten EleiaicnBpconungon VS und die la Fig· ß

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Verschiebungswinkel BT die gewünschte Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie der Pig» 5 Hit konstantem Feldstrom, im wesentlichen konstanten Ankerstrom und einem Leistungsfaktor nahe bei eins nur Folge. Im Generator 30 treten aufgrund der Koamutierungsinduktivität Spannungsabfalle auf und es treten zusätzliche Widerstands- und Reaktanz-Spannungsabfälle in den gesteuerten Gleichrichtern und den mittig abgegriffenen Drosselspulen des Zyklokonvertera 58 auf; der Effekt solcher ßpannungsabfälle bei der Motorklemmenepannung VT und bei der steuernden Eingangssignal-Spannung zum Zyklokonverter 53 ist naherungsweise dergl eiche wie der eines zusätzlich in Reihe mit dem Hot or geschalteten Widerstandes· Die Ausgangsspannung YT vom Zyiclokonverter 58 zur Motorständerwicklung 5^ ißt proportional zu, und ein Abbild von der Winkelseneor-Ausgangsspaiinung, die den Zyklokonverter 58 steuert und den Verlauf der Größe über der Drehzahl der VT-Kurve in Fig· 8 aufweisen würde, wenn solche ßpannungaabfälle und die Begrenzung der Spitzenspannungen in dem Begrenzerkreis 84 nicht in Betracht gebogen würden· Un die Spannuxigsabfälle unter Last und auch das Beschneiden der VT_B~Signale in dem Begrenzerkreis 84 au kompensieren, hebt die Winkelsenoorsteuerung 76 die Größe des Ausgangssignales vom Winkel sensor 64 für Nennlast von einem Signal mit der in der VT-föirve in durchgezogenen Linien gezeigten Größe su der Größe, die durch die VT bezeichnete Kurve gezeigt ist, an und variiert auch den Phasenwinkel des Winkelsenaore-Ausgangssignals (das den EV^flokonverter *>£ steuert) in Übereinstimmung mit der In Fig. 8 mitt DT bezeichneten Kurve anstatt tntlang einer KennlUrle, die in der Form ähnlich der DT-Kurve ist.

Die Stellung des Leiaturtgitpedale 44, de« Bremspedale 46 und de« Bewegungarichtungsselektor« 42 bestimmen die Groß« «ine«

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Gleichstrom-Bezugs^Leistungs*¹-Signals von der fahrerbetatigten Hauptßteuerung 48, das au der Schutz- und Hegel schaltung 78 geliefert wird, in der seine Große modifiziert werden kann durch Eingangssignale von einer Relais-Logikachaltung 88, von Stromwandlem 90, die Signale proportional zu den Strömen in den Hochfrequenz-Konstantspannungs-Schienen 38 ableiten und von anderen in Pig, 1 nicht gezeigten Einrichtungen, um die Richtung der Fahrzeugbewegung, das Antreiben oder Bremsen des Fahrzeugs, die Kurven-bzw· Richtungskompensation, das Überlasten bzw* Abwürgen oder das überdrehen der Maschine λ und die Überstromkompensation auszuregeln, wie es nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Eine Erregerspule oder Feldwicklungssteuerung 92 regelt die Erregung der Feldspule 56 des Motors 50 als eine Funktion des "Leistungß"-Signal vom Schutz- und Regelkreis 78. Wie oben bereits erläutert wurde, spricht die Winkeleensor-Steuerung 76 auf das "Leistungs^-Bezugssignal von dem Schutz- und Regelkreis 78 und auf das "Geschwindigkeitsⁿ~ Signal vom Tachometer 80 an und leitet gleichphasige Wechselstromsignale V„ und "V\, zu den Priiaär-ßinus- und -Kooinue-

G C

Wicklungen 68 und 70 ab, die aur Erzeugung der in Fig» 8 gezeigten Motorspannung ΎΤ und des in Fig. 8 gezeigten Verschiebungßwinkels DT bei Hennlast als eine Funktion der Motordrehzahl erforderlich sind«, Die in Fig. 5 gezeigte Drehmomenten-Drehzahl-Kennlinie bei konstanter Leistung wird erhalten, wenn das Leistungspedal 44 voll durchgetreten ist und die maximale Leistung von dem Dieselmotor 20 durch den Motor 50 gleichmäßig zu den Fahraeugrädern 12, 14, 16 und 18 geliefert wird,. Eine Kennlinie für eine Bedingung niedriger als Hennlaßt bei nur teilweise durchgetretenen LeletuBßopedÄl 44 kann durch öle in Fig. 5 mit "retoißrter Leistung" bezeichnete Kurve (largeötellt werden,. Die Laiitbedingungen, wie die

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Oberfläche und die Bodenbeschaffenheiten des Bodens, über den die Fahrzeugräder verlaufen, bestimmen die Drehzahl dee Motors 50 entsprechend der durch die Stellung dee Leistungspedal 44 angeforderten Leistung, vie sie durch andere Eingänge zu dem Schutz- und Regel-Kreis 78 modifiziert ist.

Wenn das Leistungspedal 44 zur Anforderung einer geringeren ale der Nennleistung in eine neue Stellung gebracht wird, wird die Große des Bezugß-"Leistungs^lt-Signals voa Schutz- und Regelkreis 78 geändert, wodurch die Erregung der Feldwicklung 56 und ebenso die Große der Sinus- und Kosinus-Signale V und V und das Niederfrequenz-Ausgangs-Steuersignal VT von Winkelsensor 64 variiert werden und infolgedessen die Größe der durch den Zyklokonvertei· 58 an die Ankerwicklung 54-angelegten Klemmenspannung VT geändert wird. Der elektrische Antrieb 22 hält den Feldwicklungestrom I_f konstant entsprechend zu einer solchen neuen, eine geringere als die Sennleistung anfordernden Stellung des Leistungspedale 44 und regelt die Sinus- und Kosinuesignale V_e und V zu der Sinus- und Kosinus-

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Wicklung 68 und 70 zur Schaffung einer Große der Klem»enspannung VT aur Ständerwicklung , die durch die in Pig· 8 ait "reduzierter Leistung" bezeichnete gestrichelte Eurre dargestellt werden kann«

Der Synchronmotor 50 ist in Fig. 1 schematiech und in den Fig·2 und 3 im Detail dargestellt! er ist bevorzugt vom Induktortyp. Der Läufer 52 ist mit der Habe 94 des Fahraeugrades 12 durch eine Welle 96 und einen Zahnräder 100 enthaltenden Getriebekasten 98 gekuppelt, der das gewünschte Untersetaningsverhaltnis zwischen dem Motor 50 und dem Rad 12 vorsieht.

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Der Läufer 52 let massiv, besteht bevorzugt aus ferroaagnoti-Bchem Material wie Stahl und weist über dem Umfang mit Abstand angeordnete, sehnenähnliche Teile 102 an beiden olden auf. Die Umfängst eil ο 104- zwischen den flachen Teilen 102 weisen die kleinsten Luftspalte »it dem Motor-Ständer auf und bilden ausgeprägte Läuferpole, wenn die Feldspule 56 erregt wird. Der Motor 50 1st als ein Sechspol-Motor dargestellt und beschrieben und die ausgeprägten Polteile 104a an einem Ende des Läufers 52 sind umfangsmäßig um 60° gegen- { über den ausgeprägten Polteilen 10Aban dessen anderem Ende versetzt»

Eine Vielzahl von axial mit Abstand angeordneten, über den Umfang verlaufenden Schlitzen 106 kann in den ausgeprägten Polteilen 104 vorgesehen sein, um die Wirbelstromverluste bei hohen Drehzahlen zu reduzieren und die Wärmeerzeugung auf ein Minimum herabzusetzen. Die Oberflächen der Läuferpolteile 104 können auch Silizium aufweisen, um den spezifischen Widerstand zu erhöhen und somit die Wirbel ströme auf ein Minimum herabzusetzen.

Der Motor 50 weist ein hohles Gehäuse auf, das von einem ringförmigen Joch 108 gebildet wird, das an seinen offenen Enden durch Endglocken bzw« Endwända 110 und 112 geschlossen 1st, und der Läufer 52 wird In dem Motorgehäuse durch, in den Endvinden 110 und 112 gelegen· Lager 114 drehbar getragen. Eatmagnetiaierungsspulen 116, dia an den Bwiwtndan 110 und 112 getragen werden und die Lager 114 umgaben, erstugan magnetisch· Folder, die den magnetischen Voider dar Ständerwicklung 54 und dar Feldwicklung 56 entgegenwlrkan, um dia Lagar 114 vor einer durch Virbalatrdme verursachten Überhitzung

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zu schützen. Der Motor-Ständer 118 ist an dem inneren Umfang des Joches 108 angeordnet, und wird von zwei axial mit Abstand angeordneten Gruppen 120 und 122 von Ständerblechen gebildet, von diiien jede bevorzugt 56 sich radial nach innen erstreckende Zahne aufweist, die Windungsachlitze für die Ständerwicklung 54 bilden.. Eine Blechgruppe 120 ist radial gegenüber den Lauferpolen 104a angeordnet, während die andere Blechgruppe 122 gegenüber den Läuferpolen 104b an dem entgegengesetzten Ende des Lauf er a Γ>2 angeordnet ist«, Die durch die radialen Zähne in beiden Blechgruppen 120 und 122 gebildeten Windungsschlitze fluchten axial und eine Dreiphaaen-Sechspol-Ständer-.wicklung ^>4 mit bekannter rombusfönaiger Konfiguration ist in den Vicklungsßchlitzen von beiden Gruppen von Ständerbiochen 120 und 122 angeordnet, wobei sich die Spulenaeiten durch die fluchtenden Schlitze von beiden Gruppen von Blechen erstrecken und die Spulenendwindungen an den Enden des Ständers 11B gelegen sind.

Die Erreger- oder Feldwicklung 56 ist über den Umfang gewickelt und in den axialen Zwischenraum zwischen den zwei Gruppen von Standerblachon 122 und 120 und gegenüber dem mittleren kreisförmigen Teil 124 des Läufers 52 gelegen. Die Ständerbleche 120 und 122, die Änkerspulen 54- und die Erregerspule 56 können aln ein einziger Block in einem geeigneten, in wfirmeaushärfcendem Harz vorkapaolt werden, um mechanische Festigkeit und einen Uingebungacchuirs Torsuaehen.

Die Erregerspule 56 wird von de» elektrischen Antrieb 22 mit Gleichstrom erregt und erzeugt oin torotAfSreiße« Magaetflußfeld mit einem in Fig« 2 durch dlο Reihe von Pfeilen gegeigten Hagnefcflußpfadi der Fluß fließt durch dft« Joch 108 parallel su der Jlclise, radial oinwärb· durch die Ständorbleche 120 und

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den Motorluft spalt in die Polteile 104a am einen Ende des Läufers 52, axial durch den Läufer 52, radial auswärts von den Polteilen 104b an dem anderen Ende des Läufers 52, über den Luftspalt, radial durch die Ständerbleche 122 und zurück zu dem Joch 108, Bei der Yereinbarung, daß der Magnetfluß in den Südpol eines Magnetkörpers eintritt und den Nordpol verläßt, macht die Erregung der Erregerspule 56 die ausgeprägten Teile 104a zu magnetischen Südpolen und die ausgeprägten Teile 104b zu magnetischen Hordpolen _β

Die Ständerwicklung 54 wird mit Dreiphasen-Wechselstrom durch den Zyklokonverter 58'erregt und erzeugt ein drehendes Magnetfeld, und der Läufer 52 wird synchron mit dem drehenden Magnetfeld durch daß Drehmoment gedreht, das aus der Wechselwirkung zwischen den auf dem Läufer 52 durch die Erregerspul© 56 erzeugten Magnetpolen und dem drehenden Magnetfeld resultiert. Da der Läufer 52 keine Wicklungen und keine Kommutatoren auf weist, kann er mit höheren Umfangsgeschwindigkeiten als bekannte, zum Antrieb von Fahrzeugen verwendete Motoren gedreht werden und βε wird auch weniger Wärme darin erzeugt, wenn das Fahrzeug in lixüie ist·

Der Dreiphasen-Drehinduktor, Vektoraddierer oder WinkreleeruBor | 64 ist in der Patentanmeldung P 20 23 472 beschrieben, auf welche bei Einzelheiten der Konstruktion Bezug genommen wird. Der Winkelsensor 64 addiert vektoriell zwei gleichphasige Signale V_ß und Y_c, die für die reclitwxnkligen Koordinaten y und χ einer Kurve der Fig. 21 repräsentativ sind, und erzeugt ein Auagangsßignal einer Frequenz, die nach der Demodulation eine Funktion der Drehzahl des Motors 50 ist und deren Große und Phasenwinkel die Polarkoordinaten einer solchen Kurve darstellen« Die bevorzugte Ausführungsform eines in den Fig«

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109810/1682 bado_RIQjnal

bis 4 und 9 gezeigten Winkelsensors 64 umfaßt einen Stander 72, der an dem Ende dec Motorgehäuse» angebracht ist und eine Vielzahl von ringförmigen Siliziunistahlblechen 128 umfaßt, von denen Jedes 36 sicli radial einwärts erstreckende Zähne 130 aufweist« Eine Primärspule 132 (siehe Pig» 4) und zumindest eine Sekundärspule 134 umgeben jeden Zahn I30 und sind durch den f erromagnetischen Zahn und den nagnetiechen Leitwert des Pfades für den magnetischen Fluß in jedem Zahn induktiv verkettet und somit variiert die .Flußverkettung zwischen/den Zahn umgebenden Primärspule 1^2 und Sekundärspule 134, wenn der ferromagnetische Winkelsensor-Lauf er 74 mit drei über den Umfang mit Abstand angeordneten Keulen bzw. Erhebungen 136 in dem Ständer 72 durch den Motor 50 gedreht wirdo

Der Winkelsensor-Läufer 74 kann aus gestapelten Silisiumstahlblechen aufgebaut sein, und er ist ait sich radial einwärts erstreckenden Teilen oder Tälern zwischen den Erhöhungen 136 vorgesehen, so daß er variierende magnetische Reluktanzspalte, d. he Luftspaltzwischenräume bzw» -abstände von den Zähnen 1 bis 36 aufweist, wobei beispielsweise der kleinste Luftspaltabstand \on den Zähnen 4, 16 und 28 bei der in Figo dargestellten Lauferposition vorhanden ist. Die in den Zähnen 1 bis 36 durch die Primärspulen 132 induzierten magnetischen Flüße fließen in Flußpfaden durch die Zähne und über den Luftspalt in den Läufer 74 und kehren durch den Ständer 72 zurück. Die Permeanzen bzw. magnetischen Leitwerte der Pfade für die durch die Primärspuleni32 ία den Zähnen 1 bie 36 erzeugten Magnetflüsse und somit die Spannungspegel der in den Sekundärspulen 134 induzierten Signale sind Funktionen der Position

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des Läufers 74 c Per Läufer 74 weist bevorzugt eine solche Kontur auf, daß die magnetischen Leitwerte der magnetischen Flußpfade durch die Zähne 1 biß 36 und über die Luftspalte in den Läufer 74- sinusförmig variieren, wodurch die Plußverlc-ttrung zwischen-den durchseien Zahn 130 induktiv verketöteten zwei opulen Ί32 und 134- sinusförmig variiert, wenn sich der Läufer 74 dreht. Die durch den Läufer 74 bewirkte sinusförmige Flußmodulation erfolgt mit der Drehfrequenz des Motorläufers 52« Die Magnetflußverkettung Erwischen der Primär- und Sekundärspule 132 und 134 auf jedem Zahn 130 λ weist ein Maximum auf, wenn eine Erhebung 136 auf dem Läufer 74 sich gegenüber einem Zahn I30 befindet (und der Luftspalt zwischen dem Läufer 74 und dem Zahn 130 weist somit ein Minimum auf) und sie weist ein Minimum auf, wenn sich ein Tal zwischen den Erhebungen 136 gegenüber einem Zahn befindet (und dor Luftspalt βwischen de» Läufer 74 und de« Zahn ΛοΟ weist ein Maxieum auf).

Die achteehn ungeradr.ahligen Zahne 1, 3_t 5» 7» 9 etc, können der Primarkosinuewiclrlung 70 zugeordnet sein und werden "Kosinus-Zähne bezeichnet, und die achtzehn geradzahligen Zähne ?, 4, 6, 8, 10 etc. können der Primäreinuewicklung zugeordnet sein und werden "Sinus "-»Zähne bezeichnet. Der f Synchronmotor 50 weist bevorzugt sechs Pole auf und da der Winkelsensor-Läufer 74 «it des Motorläufer 5? direkt gekuppelt ist, weist der Vinkeleenßor 64 bevorzugt drei Polpamro auf. Die Zähne 1 bis 12 können ein Polpaar, die Zahne 13 "bis 24 ein zweites Polpaar und die Zähne 25 bis 36 ein drittes Polpaar bilden*

Di· Kosinuaprimärwicklung 70 kann die in Heihe verbundenen Primärepulon 132 umfassen, die in entgegongeeetzten Il ich tung en

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ORiQJNAL

auf aufeinanderfolgende ungeradzahlige Zähne wie 1, 3» 5» 7f 9 ebc beginnend "bei Zahn 1 gewickelt sind, ßo daß die Magnetflüsse in aufeinanderfolgenden Kosinuszähnen in entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden; zur Vereinfachung der Beschreibung werden die Zähne 1, 5» 9» 13» 17 etc. willkürlich "positive" Kooinuszähne genannt und die Richtung des darin erzeugten Magnetflusses wird durch radial auswärts gerichtete Pfeile in Figo 9 angegeben, und die Zähne 3> 7i 11» 15 werden "negative" KoainuEzähne genannt und die Richtung des darin fließende« Mag.net fluss es wird durch radial einwärts gerichtete Pfeile angegeben. Die Sinuswicklung 68 (die um eine halbe Pol teilung oder 90 elektrische, d, h. 30 mechanische, Grad gegen die Koeinuswicklung 70 verseta&t ist) kann die in Reihe verbundenen Primärspulen 132 umfassen, die auf aufeinanderfolgende geradzahlige Zähne 4·, 6, 8, 10, 12, 14 etc. beginnend bot SnIm 4 gewickelt sind, so daß die Magnetflüsse in entgegengesetzten Richtungen in aufeinanderfolgenden Sinuszähnen erzeugt werdon, und dLe Zahne 4, 8, 12, 16 etc. werden wilLIr(LrIIch "positive" 8imiozahno genannt und die Richtung des darin erzeugtun Magnetfluseeu wird durch radial nach außen gerichtete Pt eile angegeben, und di© Zähne 6, 10, 14, 18 etc. werden "negative" Sinussähne genannt und die Richtung des darin fließenden Magnetfluaaes wird durch radial einwärts gerichtete Pfolle angegeben. Bei der Betrachtung solcher positiver und negativer Richtungen dee M&gnotflußverlaufes muß dio Bumiae der Flüsse, obgleich eie in jödom Zahn variiert, insgesamt gleich Null eoin, oder ander« ausgedrückt, die Üummö der pooitiven FIübbö muß gleich der Summe der negativen Plüwae nein»

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In Fig„ 9 ist eine schematische Abwicklung des Winkelaensorständers ?2 und des Läufers 74 dargestellt, in der die Erhebung 1^6 gegenüber den Zähnen 4, 16 und 28 und nur die Spulen 134 für eine Phasensekundärwicklung 66T der Phase T gezeigt si:ido Die Sekundärwicklung 66Y für die Phaee X kann mit einer Spule 134 auf dem positiven Kosinuszahn 1 beginnen; die Sekundärwicklung 66Z (in Figo 9 nicht gezeigt) für die Phase Z kann mit einer Spule 134 auf dem um 120 elektrische (40 mechanische) Grad gegenüber dem Zahn 1 versetzten positiven Kosinuszahn 5 beginnen; und die Sekund&rwicklung 66X für g die Phase X (in Pig. 9 nicht gezeigt) kann mit einer Spule auf dem um 120 elektrische Grad gegenüber dem Zahn 5 versetzten positiven Kosinuszahn 9 beginnen·

In federn Polpaar sind ein Paar um 180° versetzter positiver und negativer Kosinuszähne und ein Paar um 180° versetzter positiver und negativer ßinuszähne jeder Phase zugeordnet« Beispielsweise sind die um 180° versetzten positiven und negativen j£osinuszähne 1 und 7 und die um ^80° versetzten positiven und negativen Sinuszähne 4 und 10 der Phase T des ersten, die Sahne 1 bis 12 umfassenden Polpaares zugeordnet* In jedem Polpaar weist jede Sekundärwicklung wie 66Γ ein

Paar von Sekun&ärspulen 134 auf positiven und negativen \

Kosinusaähnen 1 und 7 auf, die in Reihe mit einen Paar von Sekundärspulen 134 auf positiven und negativen Sinuszahnen wie 4 und 10 verbunden sind« Die Sekundärwicklung 66Y weist somit eine den positiven KosimuBzahn in der gleichen Eichtung wie die Eooinusspule 132 urcgchlißßende Spule 134 auf, die in Heihe mit oiner Spule 134 verbunden ist, die den negativen Kosinus zahn in der Sichtung entgegengesetzt zu der Koainuaspule 132 darauf umschließt, so daß die in diesen Spulen

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induzierten Spannungen sich in bezug auf d.xe augenblicklichen Flußrichtimgen subtrfchieren, wodurch der Effekt dee Grundflusses aufgehoben wird; vjid diese Spulen 13^· auf den Koeinuszähnen 1 und 7 sind in Reihe mit einer SpuXe 134 verbunden, die den positiven ßinu8zahn/in der gleichen flicht»ng wie die Primärsinusspule 132 darauf umschließt, und/'ebenso in Heihe mit einer Spule 134 verbunden , die den negativen Sinne zahn 10 in der .Richtung entgegengesetzt zu der Sinusspule 132 darauf umgibt, so daß die Spulen 134 auf dem positiven und negativen Sinus sehn 4 und 10 in Gegenreihanachaltung geschaltet sind, um den Effekt des Gruxidflusseo aufzuheben,,

Die Sekundärspulen 134 von allen drei solchen Polpaaren der Phasensekundäirwickltuig 66T sind in Eeihe geschaltet _y wie in ^pig° 9 gezeigt, d» h_o die Spulen 134 auf den Zähnen 1, 4, 7 und 10 (die willkürlich als ein Polpaar bezeichnet sind) sind in Reihe mit den Spulen 134 auf dem positiven und negativen Kosinuszahn 13 und 19 und aui dem positiven und negativen Sinuszahn 16 und 22 des zweiten Polpaaree xtnd ebenso in Reihe mit den Spulen 134 auf dem positiven und negativen Kosinuszahn 25» und 31 und auf dem positiven und neg&tiven Sinuszahn 28 und 34 des dritten Polpaares verbunden.

Wenn der Hotor 50 3tilJateht und die Sinus- imd Kosinuswicklung 68 und 70 mit gleichphasigen Wechselstromsignalen fester Große V_ß und V erregt werden, erzeugen die um 90° versetzte Sinus- und Kcsinuawicklung 68 und 70 Magnetflüsse fester Größe, die die die jeweiligen Breiphaaenßekundärwicklungen 66X, 66T und 66Z "bildenden ßekimd»rspulen 134 verketten und Signale fester Größe/a ii άτι ζ ieron«, Die magnetischen Leitwerte der Pfade für die in den Äülinon 1 biß 36 durch die, die Sinun- und Xoainuswicklung 68 und 70 bildenden Primärspulen 132 erzeugten Magnetflüsse

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(und "der Spannungspegel der in den drei PhQsonsekundärwiclclungen 66Σ, 6SY und 66Z induzierten Signale fester Große) sind eine Punktion der Stellung des Winkelsensor-Läufere 74, direkt mit dem .Synchronmotor 50 gekuppelt ist. Venn sich der

Sie
Motor 50 dreht, sind die in den/Seiundärwicklungen 661, 66Y und 66Z definierenden Spulen 134 induziertem !Erägerfregueius-

spannungen vt„ nicht mehr länger ii der Amplitude fixiert, s

sondern weisen vielmehr eine sinusförmige Modulation mit einer Frequenz auf, die eine Funktion der Drehzahl dee Hotora 50 ist. Der Läufer 74 weißt bevorzugt eine solche Kontur auf, ä daß die magnetischen Leitwerte der magnetischen Flußpfade durch die Zähne 1 bis 36 und durch den Luftspalt in den Läufer 74 sinusförmig über einem konstanten Grundfluß variieren, um somit eine sinusförmige Variation in der gegenseitigen Kopplung «wischen dar Primerspule 132 und der Sekundärspule auf jedem Zahn vorzusehen, wenn sich der Laufer 74 dreht»

Unter der Annahme, daß ein Vechselstromsignal V_- an die Primärwicklung 68 und ein Signal KuIl an die Eosinuswicklung 70 angelegt iat, »eigt die Fig^ 9 in echeeatiocher Weise in durchgesogenen Linien die sinusförmige Modulationsumbüllende V der augenblicklichen Trägerfrequenxspannungen ν , die in ,Jeder der Spulen 1^4 auf den positiven Simiszähnen 4, 16 und " 28 induziort werden, wenn sich der Läufer 74 draht und somit die Erhebungen 136 und die Täler wechselweise an diesen Zähnen vorbeibewoijt. Mehrere Perioden dee in der Spule 13W- auf dem positiven ßinaßzalin 4 induzierten Trägerfrequenssignales V sind gegenüber dieeem Zahn dargestellt. Win-in Fig· 9 dargestellt, befinden eich die Erhebungen 136 des Läufer 74 gegenüber den positLren ßinuszähnen 4, 16 und 28 unr»

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befinden sich die magnetischen Leitwerte der Flußpfade durch

auf diese Zähne bei der gezeigten LäuXerstellung/einem Maximum und ebenso befindet sich die Amplitude der Hodulationeumhüllenden V der in den Spulen 134 auf diesen Zähnen 4, 16 und 28 induzierten TrägerfrequenzSpannungen ν auf eines Maximum. Fig. 9 zeigt auch in gestrichelten Linien die sinusförmige Modulationsumhüllende T der augenblicklichen, in Jeder der Spulen 134 auf den negativen Sinuszähen 10, 22 und yv induzierten Trügerfrequenzspannungen V_n, wenn die Erhebungen 136 und Tälor auf dem drehenden Laufer 74- an diesen Zähnen vorbeistreichen,. Bei der in dieser Figur gezeigten Läuferstellung befinden sich die Täler auf dem Läufer 74 zwischen den Erhebungen 136 gegenüber den negativen Sinus2>ähnen 10, 22 und 34 und folglich befinden sich die magnetischen Leitwerte der Flußpfade durch diese Zähne bei der gezeigten Lauferstellung auf einem Minimum und ebenso befindet sich die Amplitude der Modulationahiillenden V_n der in den Spulen 134 auf den Zähnen 10, 22 und 34 induzierten Trägerfrequenzspannungen ν auf einem Minimume Mehrere Perioden der in den Spulen 134 auf den negativen Sinuszähnon 10, 22, 34 bei der dargestellten Lauferstel Lung induzierten. Trägerfrequenzeignale τ sind in Fig. 9 gezeigt; sie sind gegenüber den in den Sekundär spul en 134 auf den positiven Sinuszähnen4, 16 und 22 induzierten

in der Phase Spannungen ν um 180 Grad/verschoben und subtrahieren sich von diesen, da diese Spulen in Gegenreihenschaltung verbunden sind. Die Irößo der durch die V_n-Umhüllende direkt gegenüber jedem negativen Sinuszahn 10, 22 und 34 gezeigten Spannung repräsentierfc nur die Größe der augenblicklichen Spannung V_n, die darin induziert wird nach 180 zusätzlichen (elektrischen) Grad/des LiurerB 74 von der gezeigten Position in die Position, in der die Erhebungen 136 gegenüber diesen Zähnen angeordnet soin würdeα.

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Fig, 9 zeigt auch schematisch in schraffierter Darstellung die Einhalbperiode der augenblicklichen, in der Spule 134- auf dem negativen Sinuszahn 10 (bei der gezeigten Lauferstellung) induzierten Spannung V-^» die der Einhalbperiode der in der Spule 134 auf dem positiven Sinuszahn 4 bei dieser Läuferstein lung induzierten Tr&gerfrequenzspannung ν . (in entgegengesetzter Schraffierung dargestellt) entgegengerichtet ist

und sich Ton dieser subtrahiert, um die resultierende Halb» der

period© vt /in kreuzweiser Schraffierung gezeigten Trägers

frequenzspannung zu erzeugen,, Die Modulation «umhüllende V37 der resultierenden, in der Sekundärphaeenwicklung 66Y (unter der angenommenen Bedingung, daß ein Wechselstromsignal V.an die Sinuswicklung 68 angelegt ist und daß Y gleich Hull ist) induzierten !Trägerfrequenzspannung vt_ ist in striclipunktierten Linien in Fig» 9 gezeigt·

Da jedes Polpaar der Sekundärphasenwicklung 66Y in Heine verbundene Spulen 134 aufweist, die «sowohl die Sinus- als auch die Kosinuszahne verketten« die um 90 Grad versetzt sind, bzw.. die um 90 Grad gegenüber den Kosinuszähnen 1 und 7 des ersten Polpaaren versetzten Sinuszähne 4 und 10 verketten, ist das Ausgangssignal, das durch die Sekundärphaeertwicklung 66Y erzeugt wird, wenn sowohl die Sinus- als auch die Kosinuserregerwicklung 68 und 70 mit den Signalen T_n und V erregt werden, die Tektorsumme solcher Signale. Die Signale Y, und V„, die die Sinus- und Eosinuswicklungen 68 und 70 erregen, können schematisch durch die in Fig. 10 gezeigten, senkrechten Vektoren V_ und V_'dargestellt werden. Durch eine Jbiderung in der

B C

Drehzahl des Motors 50 (wodurch der Ausgang vom Tachometer 80 variiert wird) werden die Amperewindungen der Sinus- und Kosinus-Erregerwicklung 68 und 70 geändert, van als eine inderung der Länge der Vektoren V_e und V_ betrachtet werden

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kann ο Me Größe von V und V kann auch durch das Leistungs-

s c

pedal 44 "beeinflußt werden. Das in der Sekiinäärphasenwicklung 66Y durch Signale gleicher Größe V « 1,0 und V„ * 1,0 indu-

B C

zierte Ausgangssignal kann durch den resultierenden Vektor VT dargestellt werden (der proportional zu dem Hochfrequenzsignal vt_ ißt), welcher eine Größe gleich $fx V„ oder V aufweist und um den Winkel DT gleich 45 Grad gegen beide verschoben ist, wie in Fig* 10a in durchgebogenen Linien dargestellt*

Die Winkelsensor-Außgangsßpannung VT befindet sich in Phase mit und ist in der Große proportional zu der gewünschten, an die Motoretänder-wicklung 54 angelegten Außgangsspannung von dem Zyklokonverter«, Fig. 10a kann eo den in Fig. 11 bei der Drehzahl Έ « 1,1 gezeigten Zustand repräsentieren, in dem für voll durchgetretenes Leistungspedal V und V_ gleich sind und eine Größe von näherungsweise 1,35 (Relativ) Volt aufweisen; die Winkelßensor-Ausgangsspannung VT₈ weist eine Große von /2 χ 1,35 * 1,9 (Belativ) Volt auf und ist um einen Winkel DT - 45 Grad gegenüber der von der Feldwicklung

56 erzeugten inneren Spannung E^ (siehe Fig. 7b) verschoben; und die Motorklemmenspannung VT ist in der Große proportional su dem Winkelsensor-Ausgangssignal VT und in der Phase us einen Winkel DT (dessen Verhältnis zu DT_- in Fig. 8 gezeigt ist) verschoben«,

Die in Fig„ 10a in gestrichelten Linien dargestellten Vektoren repräsentieren den Zustand, in dem die Signale V und V_ß su der Primär-Sinus- und der Prima^vKoeinue-Vicklung 68 und 70 verdoppelt sind im Vergleich zu denen, die durch die in vollen Linien gezeichneten Vektoren T, « 1,0 und V_ « 1,0 dargestellt sind, und sie zeigen, daß das in der ßekundärphasen-

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20423^3

Iff

Wicklung 66Y induzierte resultierende Signal V!P_e vergrößert werden kann, während der gleiche Verschiebungswinkel aufrechterhalten wird, indem die Signale V_- und V„ in glei-

a em die Signale V_- und V_rt in i

eher Weise variiert werden

Wenn die Kosinus-Erregerwicklung 70 nur allein erregt wird und an die Sinuswicklung 68 ein Signal Bull angelegt wird, ist die in der Sekunds.rphasenwicklung 66Ϊ induzierte resultierende Spannung Vi' proportional au und in Phaee mit den die Kosinuswicklung 70 erregenden Signal V . Wenn ein Signal Null an die Kosinuawicklung 70 angelegt wird and die Sinuserregerwicklung mit einem Signal V_ erregt wird, iat die in

indossierte resuXtierende Spannung^aVTs. _ ,und_ ..

der Phasensokundarwickluitg 661/proportional zu/xnThaee »it dem SinuBsi&nal V und diea bedeutet einen Zustand über der

Drehzahl P » 5»5 in Fig. 11, bei dem der Verschiebungswinkel

DT der Wiiucclseneor-Außgangsspannung VT (und der entepres s

chende Verschiebungsv/inkel DT zwischen der an die Ständerwicklung ^CA angelegten Klemmenspannung VT und der durch die Erregerwicklung ^S erzeugten inneren Spannung E^) näherungsweise 90 Grixa

In Fig., 10b iiit gezei(rfc, daß die Modulationeumhüllende VT_e

s j

der in der Winkelssnsor-Phasensekundärepule 66Ϊ induzierten f Spannung vi;_ß um einen V/inkel von 60 Grad verschoben werden kann, indem die Sinuswicklung 68 zu einer relativen Größe von 0,866 und die Kosimißwicklung zu einer relativen Größe von 0,5 erregt wird. Die Ilodulationeumhüllende VT_- dee in der Phaeen«ekundärwlcklung 66Y induzierten resultierenden Signals weist eine Größe von /(0,5)* + (0,866)²'■ 1,0 auf und ist um 60 Grad gegen das Kosinuaaignal V. verschoben.

Die Größe und der Phasenwinkel der in den Winkeliensor-SekundärphBBenwickluxigen 66X, 66T und 66Z induzierten Spannungen VT_- können in der Große geändert und ebenso in der Phase um

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90-Grad oder einen größeren Winkel verschoben werden, indem die relative Größe der Signale V_ und V. zu der Sinus- und

, S C

der. Koeinus-Primäivicklung 68 und 70 dee Drehi nrhiTrtora bzw. Vektoraddierers 64- geändert wird. Da das Eingangssignal zu dem Zyklokonverter 58 und die an die Motorständerwicklung 54 angelegte Ausgangsspannung VT von diesen durch die Modulationsumhüll enden VT der Ausgangssignale von den Phasensekundär wicklung en 661, 66Y und 66Z gesteuert wird, ist es möglich, die Größe VT und den Phasenwinkel DT der an den Mo tor et and er 54 angelegten Spannung/Ubereinstimniung mit den Kurven der Fig* 8 und 21 durch eine geeignete Programmierung

der Signale V_ und V_ zu der Sinus- und der Kosinuswicklung s c

68 und ?0 als Punktionen der Stellung des Leistungspedals und des Ausgangs vom Tachometer 80, der di3 Motorgeschwindigkeit bzw. Motordrehzahl mißt, zu steuern«

Bei -einem Sechspol-Motor 50 kann,.der Winkelsensor 64 ein

Juber

Polpaar von 12 Zahnen, die aich/360 mechanische Grad erstrecken, in Verbindung mit einem Läufer umfassen, der eine einzige Erhebung aufweist und mit der dreifachen Drehzahl der bevorzugten Ausführungsform des Winkelsensors angetrieben wird ο

Die Vinkelsensorsteuerung 76 liefert die Signale V_-1 und V„ zu d&r Sinus- und Koeinuswicklung 68 und 70 in Übereinstimmung mit den rechtwinkligen Koordinaten j und χ einer Kurve der fig. 21, die der Winkel sensor 64 rektoriell Addiert, und sie leitet ein Ausgangssigne.1 VT_- ab (welches die Modulationsumhüllende der augenblicklichen Spannungen vt_B iet), das um einen Phasenwinkel DT_- in Übereinstimmung mit den Polarkoortlinuten der Kurve verschoben iat und ein Abbild der gewünschten

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Spannung an den Klemmen der MotorStänderwicklung 54 darstellt, do h. welches zu der gewünschten Ausgangsspannung VT vom Zyklokonverter 58 führt, die an die Motorständerwicklung 54 mit dem in Fig„ 8 für Jede MotordrehBahl gezeigten Verachiebunaawinkel DT angelegt ist. Die in Fig« 11 mit "YT. für 100 % Leistung" und "VT für 50 % Leistung" bezeichneten Kennlinien stellen teilweise Vergrößerungen der in Fig. 8 mit VT bezeichneten Kurve dar und zeigen, wie die Ausgangs epamwirtg VT_ nach der Demodulation in dem Diskriminator 82 und vor der Begren- sung in dem Begrenzerkreis 84 von dem Winkelsensor 64 (der die Zündsignale zu dem Zyklokonverter 58 steuert) mit der Drehzahl variieren muß, um eine konstante Leistung über den I Drehzahlbereich vorzusehen. Fig. 11 zeigt auch, wie die Sinus«- und Kosinus-Signale V_ und V_ zu der Sinus- und Kosinus-

s c

wicklung 68 und 70 des Winkelsensors 64 mit der Motordrehzahl variieren, um das Win
Leistung zu erzeugen.

variieren, um das Winkelsensor-Ausgangsaignal VT_ für 100

Die in der Winkelsensor-ßteuerung 76 zur Erregung der Sinuswicklung 68 in Übereinstimmung mit der rechtwinkligen Koordinate X einer Kurve der Fig. 21 ( und ebenso in Übereinstimmung mit einer Spannung«—Th»shg<3hl.-irftnril iyH.ft ähnlich der in Fig_o 11

mit V. bezeichneten) enthaltenen Einrichtungen umfassen einen s

S inus-Punkti ons generator 138 (siehe Fig. 12), der ein "Geschwin- | digkeits- bzw. "Drehzahl- Signal über den Leiter 159 von dem Tachometer 80 proportional zu der Drehzahl des Motors 50 und ebenso ein "Leistunge"-Signal über den Leiter 142, das eine Funktion der Stellung des Leistungspedale 44 ist, empfängt. Der Sinus-Funktionsgenerator 138 leitet Gleichstromsignale v_s ab, deren Größe mit der Motordrehzahl gemäß einer in Fig. schematisch dargestellten, programmierten Spannungs-Drehzahl-

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JCennlinienschar variiert, von der $eae Kennlinie einer Stellung des Leißtungspedals 44 zugeordnet und repräsentativ fiir die rechtwinklige Y-Koordinate der Kurve der Fig. 21 for die Leistungepedalstellung ist· Die ν -Kurven steigen mit der Drehzahl an und weisen die gleiche allgemeine Konfiguration auf, wie die in Fig. 8 und Fig. 11 mit DT_- bezeichneten VerscMebujigswinkel-Drehzahl-Keanlinien.

Der Sinus-Funktionsgenerator 138 ist in Fig. 13 gezeigt; er wird jedoch nicht beschrieben und ee wird Bezug genommen auf die Patentanmeldung F 20 23 399·

Bas Gleichstrom-AuegangsBignal vom Sinus-Funktionagenerator 138 auf dem Leiter 165 fließt nacheinander durch eine Summierverbindung 166 (siehe Fig. 12) und einen Bechern- bzw. Funktionsverstärker 168 zu einem Modulator 170, der außerdem einen Eingang von einem Oszillator 172 empfängt, dessen Frequenz 10 kHz betragen kann. Der Modulator 170 ist bevorzugt ein Feldeffekt transistor, der ohne Vorspannung als ein variabler Widerstand verwendet wird und das (Drägerfrequenzisignal vom Oszillator gemäß dem Gleichstrom-Bingangssignal vom Funktionsgenerator 138 moduliert. Der Ausgang vom Modulator I70 wird zu einem rückkopplungsgesteuerten Sinus-Leistungsverstärker 174 und durch die Kontakte eines SIH-Relais zu der Sinuswicklung 68 geliefert« Ei τι Bückkopplungskreie ist durch einen Gleichrichter 176 zur Summier-Verbindung 166 vorgesehen, der den Ausgase vom Sinus-Funktionsgenerator 138 mit dem gleichgerichteten Ausgang vom Sinus-Leistungsverstärker 174 vergleicht, um zu gewährleisten, daß der Ausgang vom Leistungsverstärker 174 proportional zu dem Ausgangssignal v_B vom Funktionsgenerator 138 ist.

-4B-

1 ü 9 8 1 0 / 1 6 G 2

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in "*

Die in Fig. 1Y gestrichelten Linien dargestellte Einrichtung

zur Ableitung des Signals V_c gemäß der rechtwinkligen X-Koordinate einer Kurve der Fig. 21, die die Kosinuswicklung 70 erregt, erzeugt V. in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nicht direkt. Statt dessen ist ein als SpannungMtechometer bezeichneter Funktionsgenerator 178 vorgesehen, der eine Gleichspannung vt ' ableitet, die mit der Drehzahl gemäß der Radiusvektor-Polarkoordinate einer Kurve der Fig. 2Λ und somit gemäß der in den Fig. 8 und 11 mit VT_- bezeichneten, gewünschten Winkelsensor-Ausgangseignal-Eennlinie variiert. Auf andere Weise ausgedrückt heißt da·, daß das Spannung«- tachometer 178 ein Gleichetromeignal erzeugt, das mit der Mo tordreh zahl ale eine Funktion von ^_B ^d + V_c ^d variiert· Das Gleichstrom-Ausgangssignal vt ' vom Spannung«tachometer 178 ist proportional zu der Winkeleensor-Trägerfrequenz-Ausgangswechselspannung vt_ und deren Modulationsumhüllenden VT , unterscheidet sich Jedoch von dieser in der Groß»} alle

drei Signale sind durch die gleiche Kennlinie in Fig. 11 dargestellt. Die Winkelsensor-Steuerung 76 subtrahiert vektoriell das SinuBsignal V von dem Ausgangssignal Vt_n* vom Spannungstachometer 178 (das proportional zu V V'^ + l_n ^d ' ist), um

B G

das an die Eosinusvdcklung 70 angelegte Signal V abzuleiten. Das Spannungstachometer 178 erzeugt ein anderes Gleichstromsignal Vt₀' für jede Leistungepedaletellung, dessen Größe | proportional zu der Radiusvektor-Polarkoordinate VT einer Kurve der Fig. 21 für eine solche Leistungspedaletellung ist. Das Bpannungstachometer 178 erzeugt eine in Fig. 12 echematiech dargestellte Gleichstromsignal-vt '-Drehzahl-Kurvenschar, deren Größe zu dem erforderlichen Eingang MT_m zum Zyklokonvetrtor proportional ist, der die gewünschte Hotor-Kleiimenspannung VT liefert. Diese VT -Drehzahl-Kennlinien für lennleietung und

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JTO

für 50 # Leistung sind ic Fig. 11 in durchgezogenen Linien bzw. gestrichelten Linien dargestellt, und die erst ere ist außerdem in Fig« 8 gezeigt. Das Spsnnungstachometer 178 ist • in Fig. 13 gezeigt, es wird jedoch hier nicht beschrieben, sondern es wird Bezug genommen auf die Bitentanmeldung P 20 23 399.

Das in den Fig. 12 und 13 gezeigte Spannungatachometer 1?8 empfängt ein "Leietungs"-Signal auf de« Leiter 142, das eine Funktion der Stellung des Leietungspedals 44 ist, und empfingt auch ein "Drehzahi^fl-Signal über den Leiter 139» das ein·

™ Funktion der Hotordrehsahl ist, und ee modifiziert das Leistungssignal so, daß der Gleichstromausgang Tl.' tob Spannungen tachometer 178 sich τοη Null bei der Frequenz Jfull auf den vollen Wert bei der Drehzahl F ■ 1,0 linear Buttert und auf den vollen Wert von F * 1,0 bis zur maximalen HotoWbrehzahl bleibt· Oder anders ausgedrückt, für jede Leistungspedtiistellung variiert das Gleichstromsignal vt_e' mit der Hotordrehsahl als eine Funktion der gewünschten Größe VT der ato die Standerwicklung 54 anzulegenden Klemmenspannung, wie in den Fig· 8 und 21 gezeigt, und alle in Fig. 12 gezeigten vt .'-Drehzahl-Kurven sind von der gleichen Form, weisen jedoch verschiedene Großen in Abhängigkeit von der Stellung des Leiatungspedals

) 44 auf. Jede der in Fig. 12 echematiaoh gezeigten *t_a*-Drehzahl-Kennlinien ist einer anderen Stellung des Leiätungspedals 44 zugeordnet und repräsentiert somit einen anderen Leistungepegel vom elektrischen Antrieb 22.

Das Gleichstrom-Auegangesignal Vt₀' vom Funktionsgenerator

178 wird über einen Leiter 190 (siehe I¹Ig. 12) zu einer Summier-

Verbindung 192 geliefert, wo es mit einer gleichgerichteten

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204234S 5/1

Gleichspannung Y_Q verglichen wird, die der Vektorsumme der Wechselspannungen V und V„ auf der Sinus- und Kosinus-

S C

wicklung 68 und 70 entspricht· Das Differenzsignal von der Summi er-Verbindung 192 ist porportional zu der rechtwinkligen X-Koordinate einer Kurve der Fig. 21 und wird durch • einen Hechenverstärker 194 au einem Modulator 196 gekoppelt, der bevorzugt ein Feldeffekttransistor ist, welcher ohne Vorspannung als ein variabler Widerstand benutzt wird und ein Trägerfrequenz signal vom Oszillator 172 empfängt und es gemäß dem Gleichstrom-Ausgangesignal vom Rechenverstirker 194 moduliert. Das Wechselsignal vom Modulator 196 wird in einem Kosinus-Leistungsverstärker 198 verstärkt und das Aus- I gangswechselsignal V vom Leistungsverstärker 198 wird durch

c *

ein COS-Belais zu der Kosinuswicklung 70 gekoppelt. Das Signal

V ist außerdem zu der Summier-Verbindung 192 durch eine Ihasenschiebereinrichtung 202 rückgekoppelt, die die Phase der an die Kosinuswicklung 70 angelegten Wechselspannung V_ß um 90 Grad verschiebt, um die erforderliche rechtwinklige Vektorbeziehung zwischen V_ß und V_c vorzusehen«, Eine Summier-Verbindung 204 addiert vektoriell das Ausgangssignal V_c von. der Phasenschieber einrichtung 202 mit dem Sinussignal V₀ auf dem Leiter 206, der mit dem Ausgang des Sinus-Leistungsverstärker 174 verbunden ist. Das Differenz-Ausgangssignal

V von der Summier-Verbindung 204 ist proportional zu μ Yv*² + V_c ² und es ist durch einen rückkopplunge-gesteuerten Verstärker 208 und einen Gleichrichter 210 zu der Summier-Verbindung 192 gekoppelt, die das gleichgerichtete Signal V_Q von dem Signal vt_s* vektoriell subtrahiert, um das Gleichstromsignal gemäß der rechtwinkligen x-Koordinate einer Kurve der Fig«, 21 abzuleiten und somit das Kosinus-Wechselaignal V_ gleich Vvt *2 - V„² eu erzeugen, das zu der Kosinuswicklung

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geliefert wird. Die beschriebene Schaltung sieht eine geschlossene Schleife vor, in der das Gleichstromsignal vt ' vom Bpanmingstachometer 178 direkt proportional zur Vektorsumme der an die Sinus- und Kosinuswicklung angelegten Wechaelsignale V und V ist. Somit nimmt für einen programmierten Eingang sum Spannungstachoaeter 178 die Erregung der Koeinuswicklung 70 zwangsläufig einen Wert V_ in der Weise an, daß, wenn sie vektoriell zu der Erregung der Sinuswicklung 68 addiert wird, ein Ausgangssignal VT_- (in den Fig. 8 und 11 gezeigt) von der VinkelseneoivSekundärwicklung 66 abgeleitet wird, welches mit der Radiusvektor-Polarkoordinate einer Kurve der Fig» 21 übereinstimmt und zu der gewünschten Große VT und Phase DT der Klemmenspannung an der Motorständerwicklung 54 führt, die gewährleisten, daß die in dem Motorläufer 52 erzeugten Magnetpol© mit den drehenden Ständerwicklungspolen über den Drehzahlbereich in Tritt gehalten werden.

Fig« 11 zeigt die von der Vinkelsensor-Steuerung 76 erzeugten Signale V_e und V_ und das resultierende Signal VT vom Winkel sensor 64 über ein Drittel des Motordrehzahlbereichee für 100 % Leistung, d. h. für ein Leistungesignal von dem Schutz- und Regelkreis 78, das der maximale Leistung anfordernden Stellung des Leistungspedals 44 entspricht· Die Signale V_ und V, und TT_- erscheinen an der Sinuswicklung 68, der Kosinuswicklung 70 bzw. an der Winkelsensor-Ausgangewicklung 66 (wobei zu berücksichtigen ist, daß VT_e die

Modulationsumhüllende der Spannung ist, die im Diskriminator 82 demoduliert und in dem Begrenzerkreis 84 begrenzt wird). Der Verschiebungewinkel der Drehinduktor- bzw« Vektoraddierer-Ausgangsspannung VT über diesen Drehzahlbereich und die

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tatsächliche durch den Zyklokonverter 58 an die Motorständerwicklung 54 angelegte Spannung sind in Pig. 11 nit DT_- bzw.

VT bezeichnet»

über den Drehsahlbereich von Bull bis zur Drehzahl von niherungsweise gleich 1,0 steigen das Sinuseignal V , das Ausgangssignal TT. von Winkelsensor 64, das d«n Zyklokonverter 58 steuert, und die Motorklemmenspannung VT linear ait der Motordrehzahl an, und die an die Koβinu»wicklung angelegte Spannung V miß ebenso linear mit der Drehzahl anwachsen, eo daß der in Fig. 11 gezeigte Verschiebungewinkel DT_ (der gleich dem I Tangents des Winkels zwischen V_n und VT. ist) bei näherungeweise 40 Grad konstant bleibt.

Oberhalb der Drehzahl F « 1,0 regelt die Vinkelsensor-Steuerung 76 den Vinkelsensor 64 so, daß ein Auegangssignal konstanter Große VT (das den Zyklokonverter 58 steuert), wie es in den Fig. 8 und 11 gezeigt ist, erzeugt wird, indem die Größen der Signale V_c und V_ß in entgegengesetzten Richtungen ungleich variiert werden als eine Funktion der Motordrehzahl, üb den erforderlichen Verschiobungswinkel DT zu erhalten· In Fig. 11

ist gezeigt, daß das Eosinussignal V„ bei der Drehzahl F » 1,0 abzunehmen beginnt, daß das Sinussignal V_Q oberhalb dieser | Drehzahl weiterhin zunimmt, daß das Auagangesignal VT_ vom Vinkelsensor 64 oberhalb dieser Drehzahl konstant ist und daß der Verechiebungswinkel DT. weiterhin anwächst auf einen aaxL-malen Wert von 90 Grad näherungsweise bei der Drehzahl F - 3»5· Oberhalb dieser Drehzahl ist die Größe des ßinuesignals V₀ konstant und das Kosinuseignal V_n gleich Hull. Ea sei daran erinnert, daß für jede Stellung des Leistungepedals 44 eine

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andere Kurve der in Fig. 21 gezeigten Form die Beziehung zwischen der Motordrehzahl F, der Klemmenspannung YT und dem Phasenwinkel BT grafisch ausdrückt, und weiterhin daß das losinussignal V„ abgeleitet wird, indem das Sinussignal Y von dem SpannungetachometexvAuegangesignal vt ' dae propertional zu dem Winkelsensor-Ausgangseignal VT ist, vektoriell subtrahiert wird, wodurch V_ zwangsläufig abnimmt, wenn Vt '

C B

oberhalb der Drehzahl 1,0 konstant bleibt und V_ oberhalb

dieser Drehzahl in der Größe zunimmt·

Die Trägerfrequenz wird von den niederfrequenten Modulationshüllkurven-Ausgangssignalen VT■ von den Winkel seiisor-Sekundärphasenwicklungen 66X, 66Y und 66Z in einem Eingdiskriminator oder -demodulator 82 entfernt, der einen bekannten Aufbau aufweisen kann und in Fig. 12 echematisch dargestellt ist, nach welcher er Gleichrichter 212 und Filterkondensatoren214 umfaßt. Die Trägerfrequenz-Winkelsensor-Ausgangssignale vt werden durch den Diskriminator 82 in das niederfrequente sinusförmige Signal VT umgewandelt, das in Übereinstimmung mit der Umhüllenden der Trägerfrequenz-Eingangsalgnale vt zu dem Diskrimirator steht. Eine einzelne Phase des sinusförmig modulierten Tragerfrequenz-Eingangesignales vt_ zu dem Diskriminator 82 und auch des niederfrequenten Ausgangsaignales VT vom Diskriminator 82 ist in Fig. 12 gezeigt und es ist zu erkennen, daß Wechselhalbwellen der Umhüllenden durch die Gleichrichterwirkung in dem Diskriminator eliminiert werden.

Die Spitzenbereiche der Ausgangssignale YT vom Demodulator

82 werden in dem Begrenzerkreis 84 entfernt oder abgeschnitten, der ein im allgemeinen trapezförmiges Ausgangssignal VT₀* liefert und in Fig. 12 schematisch dargestellt ist, nach der er

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eine Spannungsquelle 211 mit entgegengesetzter Vorspannung bzw« eine Sperrspannungequelle 211 aufweist, die Potentiale entgegengesetzter Polarität an die Soden der Diodenbrücke anlegt, die drei Zweige mit je einem Paar τοη in Beine geschalteten Dioden 216 aufweist. Die Anoden der drei Dioden 216, die die positiven Spitzen abechneiden, sind mit der positiven Seite der Spannungβquellθ 211 verbunden, während die Kathoden der übrigen drei Dioden 216, die die negativen Spitzen abschneiden, mit der negativen Seite der Quelle 211 verbunden sind«.

Die Eingazigssignale VT der Phasen Z, T und Z zu dem Begrenzerkreis 84 von dem Diskriminator 82 fließen durch Strombegrenzungswiderstände 218- und Leiter 220 zu den Verbindungepunkten der in Reihe verbundenen Dioden 216 in den drei Zweigen der Diodenbrücke. Venn die Spannung der Eingangssignale VT die von der Spannungsquelle 211 gelieferte entgegengesetzte Vorspannung übersteigt, leiten die Dioden 216, um die Spitzenbereiche der Signale abzuschneiden und somit die trapezförmigen Ausgangsspannungen VT ' abzuleiten·

Die Spannungen VT ' von dem Begrenzerkreis 84 werden zu dem Zündkreis 60 durch Leistungsverstärker 222 geliefert, die die hohe Ausgangsimpedanz des Diakriminators 82 der niedrigen Eingangsimpedanz des Zundkreises 60 anpassen. Während das | Fahrzeug angetrieben wird, schneidet der Begrenzerkreis 84 bevorzugt die Signale VT vom Diskriminator 82 auf ihren halben Spitzenwert ab, der dem am weitesten vorgeschobenen Zündwinkel der gesteuerten Siliziumgleichrichter (SCB) in den Zyklokonverter 58 entspricht, wie nachfolgend erläutert wird. Während das Fahrzeug gebremst wird, werden Belaiskontakte BRX1

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20A2343

geäffnet und ein Videretend 226 zwischen die Spansungsquelle 211 und die Diodenbrücke eingesetzt, wodurch die entgegengesetzte Vorspannung an den Dioden 216 herabgesetzt und der Begreneungspunkt auf etwa 0,2 des Spitzenwertes der Ausgangssignale VT vom Diskriminator 82 reduziert wird. Durch eine solche Änderung im Begrenzungspegel wird die Leistung, die durch den Motor 50 zum Generator 30 und der Maschine 20 zurückgeliefert wird, auf das begrenzt, was die Maschine 20 aufnehmen kann.

Der Z^fklokonverter 58 formt die Dreiphasen-Spannuogen JL, B und C mit hoher und konstanter Frequenz vom Generator 30 auf den Schienen 38A₁ 38B und 380 in Dreiphasen^Spannungen VT mit variabler und relativ niedriger Frequenz um, ι» die Motor*- ständerphasenwicklungen 54X, 54T und 54Z über die Motor-Kle*- menleitungen L1, L2 und L3 (siehe Fig. 14) zu erregen.

Der Zyklokonverter 58 umfaßt bevorzugt 18 Thyristoren oder gesteuerte Gleichrichter, die so angeordnet Bind, daß 6 Thyristoren untereinander als ein Thyristor-Satz verbunden sind, um Leistung zu jeder der im Stern geschalteten Ständerphasenwicklungen 54X, 54* und 54 zu liefern. Der Zyklokomrerter 58 weist drei solcher ThyriBtorensätze 226X, 226T und 226Z von 6 Thyristoren auf, die Leistung über die Hotorkleanenleitung L1, L2 bzw« L3 zu den Ständerphasenwicklungen 54X, 54X und 54Z liefern; es wird nur der Thyristor satz 226Z, der Leistung über die Motor-Klemmenleitung L1 liefert, beschrieben, da die anderen Sätze 226X und 226Z diesem ähnlich sind.

Der Thyristorsatz 2261 umfaßt drei als positive Gruppe bezeichnete Thyristoren 230, 232 und 234, die nur positiven Strom

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in die Motor-Ständerwicklung 54X fließen laβsen, und drei als negative Gruppe bezeichnete Thyristoren 231, 233 und 235« die Strom in der negativen Richtung eu der Motor-Standerwicklung 54Σ liefern". Die Thyristoren 230, 232 und 234 der positiven Gruppe/alt ihren Anoden Bit den Leistungeschienen 38A₁ 3ΘΒ bzw. 38C und mit ihren Kathoden mit einen Ende 12 einer Drosselspule XL1 mit Kittelabgriff verbunden. Die Thyristoren 231, 233 und 235 der negativen Gruppe sind Bit ihren Kathoden mit den LeiBtungaschienen 3SA, 3ΘΒ bsv. 380 verbunden und ihre Anoden sind aus anmenge schlossen und Bit dem anderen Ende X1 der Drosselspule XL1 verbunden. Der Hit» -telabgriff 238 der Drosselspule ZLI ist Bit der Hotor-Kleo- " menleitung L1 verbunden, die Leistung zu der ßtänder-Phasenwicklung 541 liefert.

Die Thyristoren 230 - 235 werden aufeinanderfolgend in den leitenden Zustand geschaltet oder "gesundet" durch "Tonsignal e von dem Zündkreis 60 für etwa 120 elektrische Grad der Spannungen A, B oder C vom Generator 30, und der Zündkreis 60 liefert Torsteuerungssignale für die Thyristoren der positiven Gruppe und der negativen Gruppe in Übereinstimmung mit der Phasenfolge der Generatorspannungen A, B und C.

Der Zündkreis 60 erzeugt Torsteuerungssignale su den Thyristoren 230 - 235 in Abhängigkeit von den Hlederfrequ«ns-Ausgangssignalen TT. von Vlnkelsensor 64, so daß Stxoa su den Kotorständerwicklungen 541, 541 und 54Z für größere oder kleinere Abschnitte einer Jeden Periode der BochfrequenB-Generatorspannungen A, B und C zyklisch geliefert wird, wodurch eine variable niederfrequente Ausgangs spannung YT vom

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Zyklokonverter 58 vorgesehen ist, die eine Funktion dee Steuersignalee VT_fl vom Vinkelsensor 64 ist· Der Zündkreis 60 leitet TorsteuerungBsignale ab, die das Einschalt int ervall bsw. Ztindintervall der Thyristoren 231 - 235 so steuern, daß der Mittelwert der Zyfclokonverter->Ausgangngp*Tunmc entweder an der positiven Gruppe (an der ünu 22 in besug auf den Generator-Nulleiter) oder der negativen Gruppe (an der Hemme 11 in besug auf den Generator-Sulleiter) eine gesteuerte Amplitude entweder positiver oder negativer Polarität annehmen kann, die in Große, Polarität und Phasenwinkel eine Punktion der Vinkelsensor-Auegangsspannung VT_ ist· Der Zündkreia 60 liefert TorsteuerungSBignale, die sowohl die positive als auch die negative Gruppe gleichseitig zünden, so daß die positive und negative Gruppe von thyristoren identische Hittelwertspannungen an den DrosselspullrT ewaen ZI und 12 emeugen und es somit dem Strom gestatten, von der positiven su der negativen Gruppe oder umgekehrt su wechseln, wodurch eine Phasenverschiebung des Hotorstromes entweder in die vorauseilende Richtung oder in die nacheilende Richtung in besug auf die interne Motorspannung EL (die porportional su dem Feldwicklungsetrom ist) möglich ist, wie es von der Broseelmotorlaet erfordert wird»

Wenn der gesteuerte Gleichrichter 230 oder 231 leitend ist, ist der Thyristorsat» 226X mit der Generator-Pnasenwicklung 301 und mit der Motor-Ständerwicklung 541 in Reihe geschaltet.

Die gesteuerten Gleichrichter, die bevorzugt silisiumgesteuerte Gleichrichter sind, leiten nur, wenn ihre Kathoden in besug auf ihre Anoden negativ sind und sus&tslich Zündeignale an ihre Torelektroden angelegt werden. Die formen in Fig. 15 veranschaulichen eine Irewxensuawandlung

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i*3

zur Erzeugung einer sinusförmigen Spannung VT auf der Motorzuführungeleitung LI,

Sie Generator-Frequen*-ⁿBo£i2ge^M-Eingange8pennuneen auf den Leitern 290A, 290B und 2900 (siehe Fig. 14) zu dem Zündkreis 60, die durch das Filter 86 abgeleitet sind, sind proportional SU den Generatorspannungen X, B und C/in Ibase mit diesen,und auf solche Bezugsspannungen wird nachfolgend durch diese gleichen Bezeichnungen, d« h. A, B und C, Bezug genommen, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern*

Der gesteuerte Gleichrichter 230 der positiren Gruppe ist

mit seiner Anode mit der Leistungsschiene 38A und mit seiner Kathode mit der Klemme X2 verbunden und er kann, wenn er durch ein an seine Torelektrode angelegtes Signal vom Zündkreis 60 gezündet ist, zu jeder Zeit leiten, wenn seine Anode positiver als seine Kathode ist, beispielsweise zwischen den Zeiten TI und T2, wie sie in Fig. 15a dargestellt sind, die eine an seine Anode und Kathode angelegte Ei nphasen-gpanmmg A zeigt« In gleicher Weise ist der siliidumgeeteuerte Gleichrichter 231 der negativen Gruppe mit seiner Kathode mit der LeietungS8chiene 38A und mit seiner Anode mit dar Drosselspulenklemme Σ1 verbunden und er kann, wenn er durch ein an seine Torelektrode angelegtes Signal vom Zündkrels/gesündet ist, zwischen den Zeiten QS und S3 wihresd der negativen Halb- | Periode der in Fig. 15a gezeigten lh npha seilspannung A leiten. In dem Breiphasen-Z^clokonverter 58 kann der Punkt/der Periode der Besugsspannung A, bei dem ein Zündsignal an die Torelektrode des siliziumgesteuerten Gleichrichters 230 dar positiven Gruppe angelegt wird, um ihn leitend zu machen, durch die Anzahl der elektrischen Grade, die als der Züodw±nkeloc(in Fig. 15b für

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die positive Gruppe gezeigt) bezeichnet werden, nachfolgend auf die Zeit T4, zu der die abfallende Spannung C und die ansteigende Spannung A der folgenden Phase sich kreuzen, definiert werden· Kin solcher Zundwinkel oc. kann verkleinert werden, indem das Torsteuerungesignal näher bei der Zeit TA-angelegt wird, so daß ein größerer Teil der positiven Halbperioden-Generatorspannung A von der Schiene J8A an die Hotorständerwicklung 54 angelegt wird, oder es kann umgekehrt die Zündung verzögert werden, indem das Torsteuerungesignal an den siliziumgesteuerten Gleichrichter 230 naher bei der Zeit T2 angelegt wird, so daß ein kleinerer Teil der positiven Halbperiode der Generatorspannung A zu der Ständerwicklung 54-X geliefert wird· Der Zündwinkel Oi' für die negative Gruppe ist ebenso in Fig. 15 b dargestellt.

Da der Thyristorsatz 22GX ein mit jeder Leietungsphasenechlene 38A, 38B > und 580 Verbundes Paar von entgegengesetzt gepolten Thyristoren aufweist, müssen die Thyristoren sowohl in der richtigen Reihenfolge als auch während des richtigen Periodenabschnitts gezündet werden. Fig. 15d zeigt die drei Phasenzu-Nulleiter-Bezugsspannungen A, B und C (die durch das Filter 86 von den entsprechenden Generatorspannungen abgeleitet werden), wenn die Phasenfolge A, B, C ist. Bei der Zündfolge in der positiven Gruppe wird zuerst der silisiuagesteuerte Oleichrichter 230, dann der silisiumgesteuerte Gleichrichter 232 und schließlich der silisiumgeeteuerte Gleichrichter 234- gezündet, um aufeinanderfolgend Abschnitte der positiven Halbperioden der Generatorspannungen A, B und C zu leiten, und in gleicher Veise wird bei der Zündfolge in der negativen Gruppe der siliziumgesteuerte Gleichrichter 231, dann der silisiumgeeteuerte

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Gleichrichter 235 und schließlich der eilisiumgesteuert· Gleichrichter 235 gezündet, um während der negativen Halbperloden der Generator spannungen A, B und C zu leiten»

Der Zündkreis 60 überlagert die Biederfrequenz-Ausgangssignale VT ' von dem Begrenzerkreis 84 (siehe Fig· 12 und 15c) den drei Phaeenbezugsepannungen 1, B und C (siehe Fig. 15d) Vom Filter 86, um "Folge"-Signale A + VT_-, B + VT und C + VT (siehe Fig„ 15©) abzuleiten, welche die

8 8

Torsteuerung der siliziumgesteuerten Gleichrichter 231 -steuern ο Pig. 15c zeigt das ITi oder freqpienz-Ausgangesignal YT₈* vom Begrenzerkreis 84, das ein Abbild der Spannung VT | ist, die an den Klommen der Motorstanderwicklung 54 anliegen soll. Die BegrenzerkreJg-Ausgangsspannung VT * 1st sinusförmig, wie in durchgezogenen Linien gezeigt, wenn der Motor mit einer Eleenenspannung VT versorgt werden soll, die kleiner als die Nennspannung ist. Für Hennspannungen liefert der Begrenzerkreis 84 die trapezförmige Schwingungen form VT₀ ¹, die in gestrichelten Linien in Fig. 15c gezeigt ist (die strichpunktierte Linie stellt dl· Grundkoeponente der trapezförmigen Schwingungen dar, dl· zu der Hotorwioklung 54 geliefert wird). Sie hochfrequenten Oberwellen der trapezförmigen Schwingungen haben geringen Einfluß «uf das Leistungsverhalten des Motors 50, da die indiifcive Reaktanz | der 8tänderwicklung 54 bei solchen Frequenzen hoch 1st. Das Begrenzen bzw. Abschneiden gestattet es, die Spannung des Generators 30 und die Hennspannung der siliziuvgesteuerttn Gleichrichter im Zyklokonrerter 58 wesentlich au reduzieren.

Der Zündkreis 60 überlagert die in Fig. 15c dargestellten B«gr«nzerkreis~AuAgang8fipannungen VT · den in Flg. 1£d gezeigten drei Phasen-Bezugsspannungan A, B und C, μλ dl·

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drei in. Pig· 15· gezeigten Polgeeignale A + TT., B + VT_- und C + VT abzuleiten. Vie nachfolgend erläutert wird, umfaßt der Zündkreis 60 "Kreuzungedetektoren (crossing detectors)*¹, die die Xftilldurchgangßpunkte der Polgeeignale feststellen, um die Toreteuerungseignale für die gesteuerten. Gleichrichter su erzeugen. Bas Folgesignal B + VT_- steuert die Torsteuerung der siliziumgesteuerten Gleichrichter 2JO und 231» das Folgesignal C + VT₈ steuert die Torsteuerung der silisiumgesteuerten Gleichrichter 232 und 233$ und das Polgeaignal A + VT₈ steuert die Toreteuerung der silislungesteuerten Gleichrichter 234 und 235ο Venn ein Folgesignal in ansteigender Richtung durch Dull geht, liefert der Zündkreis 60 ein Torsteuerung»- signal zu einem siliziungesteuerten Gleichrichter In der positiren Gruppe, und wenn es in abfallender Richtung durch Bull geht, liefert der Zündkreis 60 ein Torsteuerungeeignal an einen siliziumgesteuerten Gleichrichter in der negativen Gruppe, Beispielsweise geht zu der in Pig. 15e dargestellten Zeit T10 das Polgesignal B + VT_- in ansteigender Blchtung durch Hull; und der Zündkreis 60 erzeugt ein Zündaignal 240, das an die Torelektrode des siliziuageeteuerten Gleichrichters 230 angelegt wird, wodurch dieser in den leitenden Zustand versetzt wird und die Generatorapannung A von der Leietungeachiene 38A su der Motorklemnanleitung L1 verbindet. Die gestrichelten Rechtecke über der Vullinie in Pig. 15· stellen die Torelektrodensignale oder Einschaltseiten für die slUsluaeeeteuerten Gleichrichter der positiven Gruppe dar und dl· gestrichelten Rechtecke unter der Bullinle stelxsn dl· Torelektrodenalgnale für die silisiumgesteuerten Gleichrichter der negativen Gruppe dar. Die Bexugssifforn auf der rechten Seite der flg. 15· bezeichnen die entsprechenden Tyhrietroren, dl· durch die

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ti

einzelnen Zündsignale gezündet werden«

Zu der Zeit T11 geht das Folgesignal C + VT in ansteigender Richtung durch Hull und der Zündkreis 60 leitet dae Torsteuerungssignal 242 ab» das den silisiusigesteuerten Gleich» richter 232 zündet, um die Spannung B in der Schiene 38B alt der Klemme 12 und der Motroständerwicklung 54Σ zu -verbinden· Zu der Zeit TI 2 geht das Folgesignal A + VT- in ansteigender Richtung durch Hull und der Zündkreis 60 leitet ein Torsteuersignal 244 ab, das den silisiungesteuerten Gleichrichter 234 zündet, um die Spannung C in der Leietungsschiene 380 nit der Drosselklemme X2 und der Motor-Ständerwicklung zu verbinden. Zu den Zeiten TI 3 und $14 und TI 5 gehen die Folgesignale G + VT _t A + TT b«w. B + VT in abfallender Richtung durch Bull, wodurch der Zündkreis 60 veranlaßt wird, Torsteuerungssignale 246, 248 bzw. 250 abzuleiten, die die eilic!umgesteuerten Gleichrichter 233, 235 und 23I Bünden, die leiten, um die Generatorapannungen B, C 12nd A ait der Klamm» 11 und der Motor-Standerwicklung 54X zu Terbinden.

Wann immer ein Folgesignal, wie C + VT₅, von dem negativen su dem positiven Spannungspegel verläuft, sowie zur Zeit T11, erxeugt der Zündkreis 60 ein Tor steuersignal 242 für die Tor-Steuerung des silisiuBgesteuerten Gleichrichters 232 der positiven Gruppe und er unterbricht ebenso das Torelektroden- | signal, wie 240 des silisiuBgesteuerten Gleichrichters 230, das vorher anlag· In gleicher Weise leitet dtr Zündkreis 60, wenn ein Folgeeignal, wie A + VT_-, von dem positiven su dem

8 .

negativen Spannungspegel übergeht, wie su der Zeit T14_t ein Torsteuerungssignal 248 für die Zündung des siliziumgeßteuerten Gleichrichters 235 ab und er unterbricht ebenso das Torsteuerungsslgnal 246 des silisiumgesteuerten Gleichrichters 233» &*s vorher anlag·

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Das Folgesignal, wie A -5- VT_fl, das aus der Addition der Generator-Phasenapannung A undder Vinkelsensor-Ausgangsspannung VT _ resultiert, steuert das Zünden der Siliziumgesteuerten Gleichrichter 234 und 235» die mit der Schiene 38C verbunden sind, in der die Phasenspannung C auftritt, und gestattet somit die Verschiebung des Zündwinkele«rtdn dem Bereich von Hull bis 180 Grad·

Die augenblicklichen Ausgangsspannungen vom Zyklokonverter 58 können bestimmt werden, indem die Zündsignale nach unten auf die Genera tor spannungen A, B und C projeziert werden, wie in den Fig. 15f und 15g gezeigt. Fig. 15f zeigt die Augenblicksspannungen an der Klemme X2, die mit dem gemeinsamen Punkt der siliziuvgesteuerten Gleichrichter der positiven Gruppe verbunden ist und Fig. 15g zeigt die Augenblicksspannung an der Klemme X1, die mit dem gemeinsamen Punkt der siliziumgesteuerten Gleichrichter der negativen Gruppe verbunden ist. Ein Thyristor 230, 232 oder 234 der in der positiven Gruppe gezündet Jfird, laßt die Generatorepan-iung zur Klemme X2 gelangen ,/der Thyristor 231₁ 233 oder 235, der in der negativen Gruppe..gemündet wird, die Generatorspannung der Klemme X1 / .Die stark ausgezogenen Linien in den Fig· 15f und 15g zeigen die Augenblicksspaaxiungen, die an der Klemme 12 bzw. X1 anliegen, wenn die entsprechenden Thyristoren gezündet sind. Beispielsweise zur Zeit UM 3, wenn der Zündkreis 60 ein Torsteuersignal 246 ableitet und der siliziumgesteuerte Gleichrichter 233 leitet, tritt der in Fig. 15g mit 252 bezeichnete Teil der Generatorspannung B an der Klemme X1 auf; zu der Zeit TIO, wenn der Zündkreis 60 das Toreteuer signal 240 ableitet und der «iliziu*- geeteuerte Gleichrichter 230 leitet, tritt der in Fig. 15f

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mit.254 bezeichnete Teil der Generatorspannung A an der Klemme 12 auf; zur Zeit T11, wenn der Zündkreis 60 das Torsteuerungssignal 242 ableitet und der silisiumgesteuerte Gleichrichter 232 leitet, tritt der in Pig. 15* mit 256 bezeichnete Teil der Generatorspannung B an der Klemme 12 auf.

Die Induktivität der Motor-Ständerwicklung 3M- hat zur Folge,. daß ein siliziumgesteuerter Gleichrichter wie 2JO (aufgrund der Lenz'sehen Regel) unterhalb der Süllaehee weiterleitet, wie bei 258 in Pig, 15f gezeigt, obgleich die Generator-Phasenspannung negativ in bezug auf das Generator-Hull-Potential | ist; für eine rein Ohm'sche Belastung würde eine solche Bedingung zur "Kommutierung¹¹ des silisiumgeeteuerten Gleichrichters 230 in den ausgeschalteten Zustand fuhren.

Die sinusförmigen gestrichelten Kurven VT in den Fig. 15f und

15g stellen die Mittelwertspannungen der in durchgezogenem.

Linien gezeigten abgeschnittenen Schwi ngnngsf omen dar; es

werden identische Ausgangeschwingungen VT an den Klemmen 11 und 12 erhalten. Die in den Pig. 15* und 15β gezeigten Bchwin gungsformen sollten eigentlich überlagert e«in, da die positive und negative Gruppe der siliziuagesteuerten Gleichrichter alt den gleichen Generatorklannen verbunden sind; die Schwingung»- J formen sind in den Fig. 15f und 15g getrennt gezeigt, Tim das

Verständnis der Schwingungsfomen su erleichtern.

Obgleich die in gestricheltm Linien in den Pig. 15f und 15g gezeigten, an den Kiemen 11 und 12 auftretenden Mittelwertspannungen VT gleich sind, sind ihr« Augenblicksspannungen an diesen Kl erraten nicht gleich j die Mfferetuispennung der

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Klemme X1 in bezug auf die Eleiuae X2 ist in Fig, 15h ge» θ igt. Die Drossel LX1 mit Mittelabgriff wirkt als eine induktive Drossel auf den Sbchfrequens-Austauschstrom und begrenzt den iuatauschstrom zwischen den Klemmen 11 und 12 auf den in Fig. 15h in gestrichelten Linien gezeigten Wert. Obgleich die Motor-Standerwicklung 54- keine glätte sinusförmige Spannung VT empfingt, ist der Kotorstrom ziemlich genau sinusförmig, da die hohe Induktivität der Hotor^Sttndervicklung eine Filterwirkung erzeugt.

Venn ein Schaltvorgang in einer stromführenden. Thyrietorgruppe wie der positiven Gruppe von siliziumgesteuerten Gleichrichtern 230, 232 und 234- auftritt, wird der Leatetrom von den siliziumgesteuerten Gleichrichter wie 232, der eingeschaltet war, auf den nachfolgenden eilitiumgesteuerten Gleichrichter wie 23^ übertragen, der gerade sein Torelektrodeneignal vom Zündkreis 60 empfangen hat« Ein solcher Stromübergang, der als Kommutation bezeichnet wird, verursacht tatsächlich, daß zwei Generatorphasen an der Kieme« X2 kurzgeschlossen werden, und führt zu Eoamutationakerben in der Gensratorspannung, wie sie schematisch bei 260 in Fig. 14 gezeigt sind; die Kerben, weisen eine Hechteckachwingnngwfor« auf und werden den simieföndgen Spannungen l_t B und C tob Genermtor 30 überlagert. Solche Eonmutationskerben können die an die Stinderwicklung ^A angelegte effektive Ifotorklamenspwnramg TT entweder erhöhen oder reduzieren; das Filter 86 eliminiert solch· Kerben und reproduziert die Grundwell" der verzerrten, erzeugten Spannungen A, B und C und leitet die *Bezugs"-Spannungei»£Xdie in dieser Zeichnung die gleichen Bezugsziffern wie dl· entsprechenden Genera tor spannungen aufweisen), die den. Winkelsensor-lusgangespannungen V3* im Zündkreis 60 überlagert werden.

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Fig. 14 seigt schematised mir die zur Filterung einer GencratosvPhaaenapiaraang A erforderlichen Elemente. Die Generatorspannungen A₉ B und C -von den Schienen 38A₉ 38B und 38C · ' ' werden durch

einen Eingangatranaforaator 262 auf das Filter 86 gegeben, der die Spannung heruntertransformiert und das Filter το« Generatorrauechen in den Schienen 38A₉ 38B und 38C trennt· Die Signale ron der Sekundärwicklung dee Transformators Terlauf en durch eine Filterstufe »it einem Widerstand 264 und einen Kondensator 266, die die groben Diskontinuitäten in den Generatorspannungen entfernt, jedoch eine beachtlich« harmonische Verzerrung in der Ausgangsapanrrung 268 Ton dieser beläßt.

Die iusgangsslgnale 268 von der BC-Filterstufe werden aufeinanderfolgend durch einen Begren£ungsregler27O und eine Pi-Filterstufe 272 geführt. Der Begrensungeregler 2?0 entfernt die positiven und' negatiren Spitzen der Signale 268} er kann ein Saar von entgageneeeetst vorgespannt en IKP* und HHT-TransiBtoren 27# und 2?6 aufweisen« die in Baitter-Folger-lEonfiguration Terbunden sind· Die haraonieche Verzerrungen enthaltenden Signale 268 werden an dia Basen der transistoren 274 und 2?6 angelegt, so daß die positiven und negativen Perioden wechselweise die Transistoren in Sättigung bei einem durch die nicht gezeigte Kollelctorvor- | spannung bestimmten Pegel führen. Durch die Sättigung der Transistoren 274 und 276 wird der Spitsenteil der Signale abgeschnitten; und die durch ein solches Abschneiden ausgeführte Spannungsregelung ist erforderlich« um su gewährleisten, daß die an den Zündkreis 60 angelegten Besugsspannungen A₉ B und C einen etwa konstanten Effektirwert aufweisen, selbst wenn die Große der Generatorspannungen A, B und

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C über einen weiten Bereich variieren sollte« Dadurch wird gewährleistet, daß die Folgesignale A + VÜ?_B, B + VT_e und C + VT Zündsignale der richtigen Reihenfolge ableiten und daß keine Phasenverschiebung in den Punkten auftritt, bei denen die Zündsignale wie 240 und 242 abgeleitet werden, wodurch weiterhin gewährleistet ist, daß keine Inderung in der Zyklokonverter-AusgangSBpanrnmg VT zu der Motorwicklung auftritt· Die Transistoren 274 und 276 bilden ebenso einen Puf f erverstärker mit einer niedrigen Auegangsimpedanz, die an die Eingangsimpedan* der BC-Filterstufe 272 angepaßt ist·

Die Ausgangsspannungen 278 von dem Begrenzungaregier 270 sind im allgemeinen trapezförmig. Das abschließende Pi-Filter 272 mit einer Drossel 280 und Kondensatoren gewinnt die Grundwelle A aus dem trapezf ormigen Signal wieder. Dieses Grundsignal entspricht der Generatorspanirung A in der Schiene 38A ohne die Kerben 260 und es ist geregelt, in der Große reduziert und in der Phase nur geringfügig verschob en ,und es umfaßt das Besugseignal A, das de» Vinkelsensor-Ausgangssignal VT im Zündkreis 60 überlagert ist.

Der Effektivwert - der von dem trapezförmigen Signal 278 in dem abschließenden pi-Filter 272 abgeleiteten Grundspannung A variiert nur geringfügig seinen Wert selbst bei wesentlichen Änderungen im Spitzenwert der sinusförmigen Generatorspannung; folglich haben Änderungen in der Generatorausgangespannung einen liinlaalen Effekt auf die Punkte, bei denen die Zündsignale wie 240, 242 und 244 (siehe Fig. 15e) im Zündkreis 60 abgeleitet werden·

Der Zündkreis 60 umfaßt drei Zündsignalgeneratoren ICBC₉ und FGZ (siehe Fig. 14), von denen jeder die Torsteuerunga-

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signale für einen der Thyristorsätze 2261, 226T und 226Z ableitet; es wird nur der Zündsignalgenerator F(ESC beschrieben, der dem Thyristor satz 226X zugeordnet ist, welcher Strom zu der Motor-Ständerwicklung 54X liefert. In Pig. 17a sind der Z und signal generator PQX im Detail und die Zündsignalgeneratoren FGI und PGZ in Blockform gezeigt· Der Zündsignalgenermtor FGX ist der Kotorklemmenleitung LI und der Motor-Ständerfhasenwicklung 5^X zugeordnet und umfaßt bevorzugt drei ähnliche Kreuzungsdetektoren CDI, CD2 und CD3, τοη denen jeder einer der Generatorphasenspannungen A, B oder C zugeordnet ist, und sechs als Flip-Flop bezeichnete LogUcelemeiste FF1 - FF6, von denen jedes die Torsteuerung eines gesteuerten | Gleichrichters 230 - 235 des Thyristoreatsea 22€X steuert, sowie sechs Inverter bzw· Wechselrichter oder Oszillatoren INVI - IHV6, die durch die Flip-Flops gesteuert werden. Der Zündsignalgenerator FGX liefert die Zündeignale 240, 242, 244, 246» 248 und 250 (aiehe Fig. 15e) zu den sechs gesteuerten Gleichrichtern 230, 232, 234, 233, 235bzw· 231 des Thyristoreatzes 226X.

Es wird nur der Kreuzungedetektor CDI beschrieben, der die Zündsignale 240 und 250 zu den gesteuerten Gleichrichtern

und 231 erzeugt, die die Generatorspannung Jl in der Schiene 38JL mit der Motorotänderwicklung 54X verbinden« Die ie Leiter 29OB auftretende Bezugsspannung B vom Filter 86 (siehe Fig. 14) " wird zu dem Kreuzungsdetektor CDI geliefert, um da« Folge signal B + VT zu bilden, das die Erzeugung der Zündslgnale

240 und 250 steuert. Das - Niederfrequenz-Juisgangs-

signal VT₀ von der Winkelsensor-Sekundlrwicklung 66X, das nach der Demodulation und der Begrenzung in dem Leiter 292X auftritt (siehe Fig. 12 und 14 und in Fig. 12 Tt^ bezeichnet),

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' und das Bezugssignal B in dem Leiter 29GB vom filter 86 werden an des Yerbindungapunkt 293 überlagert, um das in Fig· 15e und wieder in. Fig« 17b gezeigte Folgesignal B + su bilden. Das an dem Terbindungapunkt 293 erseugte Folgesignal B + VT_- wirdbei de» Spenmmgeabfall in Durchlafirichtung eines Paares τοη entgegengesetst gepolten Dioden 29* abgeschnitten, um ein in Fig. 17« gezeigtes trapesISrmlge* Signal 296 abzuleiten, da« verhindert, dafi Überspannungen an den übrigen Kreis angelegt vexdeii·

Der Xreusungsdetektor CDI (siehe Hg· 1?) stellt sowohl positiv gerichtete als auch negatiT gerichtete HulldurchgSnge des Folgesignals B + JS_m fest; er umfaßt ein Paar ton emitter-gekoppelten Transistoren 297 u&& 298· Die ÖBitter-Kollektor-Kreiae der Transistoren 297 wad 298 sind durch Widerstände 300 brw- 302 Mit einen Leiter 306 ton einer Seite +V einer Vorepamningaquelle verbunden und die Emitter der Bvei Xransistoren 29? und 298 sind suaajmengeechloBoen und über einen Videratand 304 mit eizuai Leiter 308 von der anderen Seite IT- der Vorapanniing»quelle -rerlsunden· Die Basis des Transistors 297 ist über einen Widerstand 310 «it de« Yerbindungspunkt 293 verbunden» nKhrend die Basis des Trenaiators 298 über einen Widerstand 311 sdt Krde Terbunden ist. Wenn der Transistor 297 leitet, ist dar Transistor 298 durch die Vorspannung ausgeschaltet, die mn seinen Saitter durch den Spannungsabfall über des Widerstand 30A- angelegt wird· In gleicher Weise ist der Transistor 297 Ia einen nichtleitenden Zustand Torgespannt, wenn der Traneistor 298 leitet. Der KreuBungsdetektor CDI Ist dadurch analog su einem bistabilen Schmitt-Triggerkreis, / er, wenn er einmal durch ein B.ign·!

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einer Polarität, beispieleweiße ein positives 0,2 V-Signal, in einen Zustand getriggert ist, sein Auslosepegel geändert ist, und das Eingangssignal auf einen bestimmten Wert beträchtlich unter 0,2 Y absinken muß, um ihn in den entgegengesetzten Zustand zu triggern« Ein solches ⁿMfferentialeingangsⁿ-Hets~ werk mit den Transistoren 297 und 298 sorgt für Temperaturkompensation und Stabilität beim Kreuzungsdetektor CDI.

Venn das Folgesignal B + VT_ß in einer ansteigenden Sichtung die Bullinie durchkreuzt, wird der Transistor 297 durch das an seine Basis angelegte positive Signal in einen leitenden Zustand versetzt« Der Kollektor des Transistors 297 iet nit | der Basis eines Transistors 312 verbunden und der Transistor 312 wird durch die Potentialäoderung an dem Sollektor des Transistors 297 eingeschaltet, vena, dieser leitet» Bor Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 312 ist in Reihe mit einem Spannungsteiler, der die Widerstände 314 und £16 aufweist, au einer Vorepanmingsquelle auf den Leitern 306 und 308 parallel geschaltet. Venn der !Transistor 312 eingeschaltet wiM_y tritt eine positive Spannung an seinem Kollektor auf. Diese positive Spannung wird durch einen Widerstand 318 und einen Kondensator 320 zu der Basis des Transistors 297 geführt, und sie wii&tals ein regeneratives Ruckfuhrsignal bzw. ein positives Buchführungssignal, das den Schaltpegel j des Kreuzungsdetektors ändert und da« schnelle Einschalten und Sättigen des Transistors 297 gewährleistet. Die positive Spannung an dem Kollektor des Transistors 312 führt die Spannung an dem Verhindungspunkt 322 zwischen den Widerständen 314 und 316 in den positiven Bereich und erzeugt ein in Fig« 17d gezeigtes Rechteckwellen-Ausgangssignal 324-· Der Rechteckimpuls 324 wird an eine differenzierende Schaltung, die einen

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Kondensator 326 und einen Widerstand 328 aufweist, angelegt, um einen in Fig. 17e gezeigten Hadelimpuls 330 zu bilden, der über den Leiter 331 zu der Steuerklemme eines Flip-Flops FP1 geführt wird.

Wenn das Folgesignal B + VT die Hullinie- in einer negativen Richtung kreuzt, wird der Transistor 297 durch den negativen Bereich des trapezförmigen, an seine Basis angelegten Signale 296 ausgeschaltet. Der resultierende Botentialanatieg an den Kollektor des Transistors 297 schaltet den Transistor 312 aus, wodurch verursacht wird, daß die negative Spannung in den Leiter 308 an dem Kollektor des Transistors 312 und an den Verbindungepunkt 322 erscheint. Die negative Spannung aa Kollektor des Transistors 312 wird durch den Widerstand 318 und den Kondensator 320 an die Basis des Transistors 297 geführt} ei e ist ein degenerative» Rück führ ei gnu 1 bzw. ein negatives Rückkopplungesignal, das den Kreuzungedetektor zu seinem ursprünglichen Schaltpegel zurückführt und das Ausschalten des Transistors 297 gewährleistet. Durch das Ausschalten des Transistors 297 wird die Vorspannung von dem Skitter des Transistors 298 entfernt und der Transistor 296 wird eingeschaltet. Der Kollektor des Traneistors 298 ist mit der Basis eines Transistors 332 verbunden; durch die Spannungsänderung an dem Kollektor des Transistors 298 wird der Transistor 332 angeschaltet und ein positiver rechteck» föraiger Spannungsimpuls 334· an die Verbindung 336 angelegt, wie in Fig. 17f gezeigt. Dieser rechteckförmige Spannungeimpuls wird an eine von einem Kondensator 338 und einem Widerstand 340 gebildete Differenzierschaltung angelegt, um einen in Fig» 17g gezeigten Hadelimpuls 342 zu erzeugen, der über einen Leiter 344 zu dem Steuer eingang eines Flip-Flope FF2 geführt wird.

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Venn der Transietor 297 wieder in den leitenden Zustand versetzt wird durch, einen in positiver Bichtung verlaufenden Nulldurchgang des Folgosignals B + VT _t wird der Tranaistor 298 ausgeschaltet, wodurch der Transistor 332 ausgeschaltet wird. Der durch die Differenzierschaltung mit dem Kondensator 533 und dem Widerstand 340 erzeugte negative ffadelimpuls wird über eine Diode 34-6 geerdet.

Die Flip-Plops PFi und FF2 sind bevorzugt bekannte bistabile Flip-Flops, die ein Signal an einer iusgangsklemme in Abhängigkeit von einem Signal an der "Einstell- bzw· Steuer"-Elens» liefern und das Ausgangesignal in Abhängigkeit von einem an ihre "Rück β teil "-Klemme angelegten Signal wegnehmen; sie können von dem von der Fa. Motorola, Ine· unter der Bezeichnung MC-302 verkauften Typ sein.

Die Flip-Flops FFI, FF3 und FF5 im Zündsignalgenerator FGX sind mit ihren Steuer- und Rückstell-Eingängen su einem Dreielementen-Hlngzähler derart zusammengeschart et, daß ein Steuersignal zu einem Flip-Flop, beispielsweise ein Badelimpuls 330 auf dem Leiter 331 zu dem Flip-Flop FF1, ein in Pig· 1?h gezeigtes Ausgangssignal 348 davon vorsieht! dieser gleiche Nadelimpuls 330 wird ebenso über einen Leiter 350 als ein BUckstellsignal zu einen nomentan ein Ausgangeeignal liefern- ä den Flip-Flop FF5 geführt, so daß das Auseangeaignal von diesem entfernt wird. Das Flip-Flop F?1 wird durch ein Signal über einen Leiter 332 zurückgestellt, wenn der Kreusungsdetektor CD2 einen Bulldurchgang des Spannung«signals C + VT₀ (ähnlich zu Fig. 15e) feststellt und ein Eingmngesteuerimpuls zu dem Flip-Flop FF3 erzeugt. Die Steuer- und Rückstoll-Eingangsklemmon der Flip-Flops FF1, FF3 und F?5 sind derart zu

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einem Ringzähler zusammengeschaltet, daß sie in einer kontinuierlich wiederholenden, oder endlosen Weise arbeiten, und die Flip-Flops FF2, FF4 und FF6 sind in ähnlicher Weise zu einem Dreielementen-Bingzshler zusammengeschaltet·

Die Flip-Plops FF1, FF2, FF3, FF4, FF5 und FF6 Ideen die Zündsignale 240, 250, 242, 246, 244 bzw. 248 für die ailiziumgesteuerten Gleichrichter 230, 231, 232, 233» 234 und 235 aus, und die von diesen Flip-Flops gebildeten Dreielementen-Ringzänler beenden auch die Zündsignale. Beispielsweise wird der Badelimpuls 330 auf dem Leiter 331 «ur. Steuerung des Flip-Flops PPi und somit zur Erzeugung des Zündsignales 240 wird ebenso über den Leiter 350 en die Rücketellkleane des Flip-Hops FF5 angelegt, um das Zündsignal 244 abzuschalten. In Shnlicher Weise wird der Kadelimpuls 542 auf den Leiter 344 zur Steuerung des Flip-Flops FF2 und dadurch zur Erzeugung des Ziindsignalea 250 ebenso über einen Leiter 354 an die Hückatellkleaee des Flip-Flops FF6 angelegt und es führt zu einer Beendigung des Zündsignales 243.

Die Ausgangsklemmen der Flip-Flops FFI und FF2 sind jeweils mit freilaufenden, aetabilen Sättigungskern-Oszillataren oder -Invertern bzw» Wechselrichtern IKVi bzw. XETTC (siehe Fig. 17a) verbunden. Ein Ausgangssignal 348 (siehe Fig. 1?h) Ton einem Flip-Flop wie FF1 schaltet den entsprechenden Oszillator INV1 ein, so daß er schwingt, un Ausgangsiapulse zu liefern, die das Zündsignal 240 bilden, und es halt ihn eingeschaltet, bis das Flip-Flop FF1 zurückgestellt wird, um das Ausgmgwfil gnnl zu entfernen. Die Oszillatoren IHV1 und IH72 sind in Fig. 17 gezeigt, sie werden jedoch nicht beschrieben und es wird Bezug genommen auf die Patentanmeldung F 20 23 399·

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Der Inverter 2371 schwingt solange weiter, bis ein Ausgangssignal durch das Flip-Flop FF1 geliefert wird, d. tu bis ein ί Riickstellßignal zu dem Flip-Flop FFI geliefert wird. Aus der Fig. 15e ist zu erkennen, daß die Beendigung dee Zündsignales 240 su dem silisiungesteuerten Gleichrichter 230 mit der Erzeugung eines Zündsignalee 242 zu dem siliziumgesteuerten Gleichrichter 232 zur Zeit Hi zusammenfallt. Das ZünAeignal 240 wird durch die Zueejamenechaltung der Steuer- und Eücketelleingänge der Flip-Flops FF1 und FF3 beendet, worin das Steuersignal zum Flip-Flop FF3 den Inverter ΤΧΨ3 einschaltet, das Steuersignal 242 für den gesteuerten Gleichrichter 232 zur Zeit ΊΛΛ zu erzeugen, und das gleiche Signal auch an die Bück- | stellklemme des Flip-Flops FF1 über den Leiter 352 angelegt wird, wodurch das Auegangssignal -vom Flip-Flop FF1 entfernt wird, der Transistor 364 ausgeschaltet wird und der Betrieb des Oszillators HV1 beendet wird«

Der Oszillator ΒΠΓ2 arbeitet in einer imlichen Weise in Abhängigkeit -von einem Auegangsaignal rom Flip-Flop £T2, wenn das Folgesignal B + Y3?_e in abfallender Sichtung die Xull-Idnie kreuzt und den Transistor 297 ausschaltet und die Scensistoren 298 und 332 einschaltet, um das Steuersignal 342 zum Flip-Flop FF2 abzuleiten. In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal vom Flip-Flop FF2 erzeugt der Inrerter IHY2 das in j den Figo 15e und 173 geneigte Zün&signal 250, das den eiliziuB-gesteuerten Gleichrichter 231 einschaltet. Dias Zündaignal wird durch die Srzeugong des Zündsigneies 244 durch den Xreuzungedetektor CD3, das Flip-Flop FF5 und den Inverter IHV5 beendet, da das Eingangssignal zu der Steuerklenme des Flip-Flops FF5 ψολ Ereuzungsdetektor CB3 ebenso über den Leiter 402 zu der Rückstellklemme des Flip-Flops FF3 geführt wird.

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Di· Beziehung zwischen den SCR-ZÜndsignalen, den Folgesignal on, die sie steuern und den Kreisen, die sie erzeugen, ist in der folgenden Tabelle dargestellt:

Folge signal	Zünd- eignal	SCR	Flip- Flop	Kreuzunge detektor	Inverter
•	240	230	FF1	CD1	IHV1
B + VT "	250	231	FF2	CDI	INV2
C + VT_ß -	242	232	FF3	CD2	IBV3
A + VT_- -	246	233	FF4·	CD2	IEV4
244	234	FF5	CD3	1HV5
248	235	FF6	CD3	IHV6

Die Dreiphasensignale VT₈ ¹ (die ursprünglich in den Vinkel-BeneoxvSekundärwicklungen 661, 661 und 662 erzeugt wurden), die auf den Leitern 292X₁ 292T und 292Z an dem Ausgang dee Begrenzerkreisee 84- erscheinen, werden sub Tachometer oder Impulsgenerator 80 geführt, der 36 Impulse pro Umdrehung des Motorläufers 52 bei einer Frequenz erzeugt, die eine Funktion der Hotordrehsahl und der Drehzahl-Bezugseingang zu dem Funktionsgeneratoren 138 und 178 der Winkelsensor-3teuerung 76 ist. Das in Fig. 16 gezeigte Tachometer 80 umfaßt sechs Kreuzungsdetektoren ähnlich denen des oben erläuterten Zündkreises 60» von denen drei Xreusungadetektoren CDIO₁ CDU und CD12 mit einer Eingangsklenme sum ikpfang

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einer Phasenspannung geschaltet und mit der anderen Klemme geerdet sind, so daß sie 3ulldurchgänge der Phasenspannungen sowohl in der ansteigenden als auch in der abfallenden Richtung feststellen, und drei Kreuzungsdetektoren CDIJ, CD14 und CDI5 jeweils mit beiden Eingangsklemmen zur Aufnahme von verschiedenen bzw. ungleichen Phase-zu-Phase-Spannungen geschaltet, so daß sie Kreuzungen bzw* Durchgänge zu anderen Zeiten als denen, auf die die Detektoren CD1O, CDU und CD12 ansprechen, feststellen.

Venn die Spannung der Phase X großer ist ale die der Phase Y₁ kann der Transistor 410 (siehe Fig. 16) des Kreuzungedetektors CD15 auf ein vorgespannt werden durch den Spannungsabfall an " einer von einem Paar von entgegengesetzt gepolten, nit dessen Basis verbundenen Dioden 412 und 414, die eine Klemmschaltung bilden, co daß die Spannung an seiner Basis oberhalb der an der Basis eines Transistors 416 liegt. Venn die Spannungen der Phase X und der Phase Y sich kreuzen, so daß die Spannung der Phase Y größer wird, schaltet der Transistor 410 ab. Der Potentialwechsel an dem Kollektor des Transistors 410 wird zu der Basis eines Transistors 417 geführt, um ihn auszuschalten und einen Impuls durch eine mit seinem Kollektor verbundene Diode 418 zu einem gemeinsamen Leiter 420 zu liefern. Die auf dem gemeinsamen Leiter 420 auftretenden Auagangsimpulae werden durch Transistoren 422 und 424 aufeinanderfolgend zur f Ausgangskleicme 426 geführt. Da die Vinkeleeneor-Sekuodärwicklung 66 drei Polpaaren entspricht, treten 36 Kreuzungen bzw. Durchgänge für jede Umdrehung des Vinkelaensor-LIufers 74 auf, und die Kreuzungedetektoren CDIO - CD 15 erzeugen 56 Impulse,(die an der Ausgang «klemme 426 mit einer ffrequens, die eine Funktion der Motordrehzahl ist, auftreten und über den Leiter 139 an das 8Lauetachometer 138 und an das Spannungs-Tachometer 178 geführt werden.

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In Fig· 18 werden die üblicherweise in Verdrehtungsplänen benutzte Symbole * und verwendet, üb Paare von normalerweise geöffneten bzw. normalerweise geschlossenen Kontakten zu bezeichnen. Das Fuß-Leistungspedal 44 (siehe Fig. 18) ist mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers 430 gekuppelt, das zwischen die mit + bezeichnete positive Seite einer Spannungsquelle und die geerdete, mit - bezeichnete negative Seite geschaltet ist-, so daß ein "Leistungs"-Signal proportional zu dem gewünschten Iieistungsausgang des elektrischen Antriebssystem« 10 an dem beweglichen Kontakt des Potentiometers abgeleitet und durch einest Impedanzanpassungsverstärker 432₁ der fahr erbe tat igt en Beuptsteuerung 48 zu einem Subtraktionsverstärker 434 des Schutz- und Regelkreises 78 geliefert wird (und ebenso zu ähnlichen Subtraktion· Verstärkern der elektrischen Antriebe 24, 26 und 28).

Bas Puß-Bremspedal 46 let mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers 436 gekuppelt, das »wischen einen Bremsen* bezugskreis 4-38 und Erde geschaltet 1st, so daß ein äar Bremsstellung entsprechendes ⁿBr«neung8*-Signal an dem beweglichen Kontakt .des Potentiometer« abgeleitet und durch einen Impedanuanpessungsveretärker 440 der Bjoiptateuerung 48 zu dem Subtraktiossverstarker 434 geführt wird (und ebenso zu den ähnlichen Subtraktionsvorstirkern der elektrischen Antriebe 24, 26 und 28), Der Bremsbesugekreis 438 empf&ngt ein Steuersignal von dem Leistungs-Bremsverstärker 432, «o daß, wenn das Leistungspedal 44 und das Bremspedal 46 beide voll durchgotreten sind, die Eingangasignale zu der Winkeleensor-Steuerung 76 und der Motor-Erregerepulen-Steuerune 92 auf dem maximalen Wert, der einer Motordrahzahl über Ϊ · 1,0 zugeordnet ist, verbleiben· Venn das Fuß-Leistungspedal 44

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voll durchgetreten gehalten wird, ist die Spannung vom Bremsbesugskreis 438 sum Bremspotentiometer 436 das Doppelte der Spannung über dem Leletniigspe&al-Potentioiaeter 4-30 und das Leistungssignal sum Sobtrsktionsveretarker 434- ist teilweise verwischt, wenn das Bremspedal 46 niedergedrückt ist, und das Bremssignal überwiegt gegenüber de« Leietungssignal bei der Bremspedal stellung von 50 % und führt zu einer regenerativen Breaming'des Motors 50, indem das Besugssig&al zu der Motorerregerspulen-Steuenmg 92 erhöht wird·

Der Subtralctloneveretärker 434 empffcvt sowohl das "Leietungs"-Signal als auch das "y^fWfMi^gff¹*—^i gn*l als Eingänge und lie*-· f ert ein Ausgangssignal, desseti Polarität davon abhängig ist, f welches der ewei ^TO"gp^'g^«·¹ g"·*¹ *» größer ist· Bas iuegangesigrial ram, SubtraktionereretÄrker 434- wird «u eine» Breasabtastkrels bcw. BreasfüMerkreis 442 geführt, der ein iu*~ gangssignal liefert, um dem Belaislogikkreis 88 mitzuteilen, den Motor 50 regenerativ su bremsen, wenn die Polarität des Signalee rom ßubtraktionsroretilrker 434 anzeigt, daß das Bremssignal gegenüber dem LeistongssigBal überwiegt· Bas Auegangssignal vom Subtraktionsrerst&rker 434 liegt auch als Eingang an einem Absolutwert-Rechesverstarker 444, der auf jede Polarität das Eingangealgnalee anspricht, um ein einseitig gerichtetes -Ausgangseignal bsw« ein Gleichetroiaausgangssignal su liefern, ^Lessen GrSße proportional su der j Größe des BIi^rnigswlgnalea tut dieesm ist· Bar iusgang vom Absolutwert-Verstärker 444 bildet einen TM«g»Yig su einem Bauptsu2Bri.eryer8tarker 446, der auch Msgaagssignale von Schutskreisen wie dem StEombegrenserkreis 448 usA dem &ber~ temperaturkreis 450 smpfängt , die den "Leistungs^-Signal* eingang vom Absolutwert-Veretärker 444 modifisieran.

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Das.Ausgangesignal vom Hauptsummierverstärker 446 wird durch einen Verstärker 451 und die Kontakte SIMM eines SIFP-Belais zu den Funktiomigeneratoren 138 und 178 der Vinkelsensor-Steuerung 76 und ebenso durch Verstärker 458 und 460 des Srregerspulen-Steuerkreises 92, der die Feldwicklung 56 erregt, geliefert· Wenn das PuB-Leistungspedal 44 roll durch-» getreten ist, ist der Ausgang vom Hauptaumiaierverstärker 446 derart, daS ein maximales Leistungen bzw» Bezugssignal abgeleitet wird (wenn es nicht durch den Strombegrenzungskreis oder das Bremssignal modifiziert ist)»

Venn dae Brmeepedal 46 Toll niedergedrückt ist, ist der Auegang vom Absolutwert-Verstärker 444 noch proportional zur Größe von dessen Eingangssignal, wenn es auch in der Polarität umgekehrt ist, wenn das "Leistung*"-Signal überwiegt, und das Winkelsensor-Ausgangssignal V7 und das Motor^eld Bezugssignal erreichen wieder Maximalwerte; diese Signale werden jedoch durch Schaltkreise (insbesondere das Relais BHX₉ das nachfolgend erläutert wird) modifiziert, so daß die maximale angelegte Motorspannung TS und der maximale Motorfeldstrom I_f nicht zu einer regenerativen Leistung jenseits der Aufnahmekapazität des Dieselmotors 20 führen.

Der handbetätigte Fahrtrichtung»- und Geechwindigkeitsbegrenzungs-Wahlschalter DS wird nach rechts bewegt _f um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen, und nach links bewegt, um das fahrzeug rückwärts zu bewegen und die Radechalterkontakte DS? bzw. DSE in dem Belaislogikkr·!* 88 zu betätigen. Der Wählschalter DS ist mit dem beweglichen Eontakt eines Potentiometers 452 verbunden, das einen geerdeten Mittelabgrlff aufweist und mit den Enden mit der gleichen Polarität, d. h· mit

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der positiven Polarität der Spannungaquelle verbunden ist, so daß ein an dem beweglichen Kontakt abgeleitetes "Geschwindig keitebegrenzungs"-Signal die gleiche Polarität unabhängig davon aufweist, wohin der Bichtungewählschalter HS bewegt wird, und seine Große proportional ist su. der Verschiebung des Wählschalters DS aus der neutralen Stellung, und welches einen gewünschten Pegel der Drehzahlbegrenzung für die gewählte

Fahrtrichtung festlegt» Das Dreh»ahlbegreneungeeignal wird

durch einen Inrpedanganpassunggyeraärker 454 su dem Drehzahl·» begrenzungskreie 456 dee Schutz- und Hegeltreise» 78 geliefert, der auch einen Drehsahlelgnaleingane vom (tachometer 80 proportional eur tatsächlichen Hotordrehsahl empfängt, die zwei Signale vergleicht und, wenn die tatsächliche Motordreh eahl die Drehzahlgrenze übersteigt, ein Fehlereigne! sum

Subtraktioneverstärker 434 liefert, das dem "Leistungen-Signal

entgegengerichtet ist und die Größe des ^flLeistungg"-B1 ngnngn signals zur Winkel sensor-Steuerung 76 und Motor-Feldwicklungs- steuerung 92 herabsetzt.

Eine Stellung des Hichtungawahlsehaltere BS außerhalb der neutralen Stellung legt eine Drehzahlbegrenzung sowohl für die Vorwärtsrichtung als aueh für die Hückwärtsrichtuag des Fahreeuges fest. Wenn die eingestellte Breheahlbegreiuniag erreicht wird, wird das Pehleraignal von dem ItrehMthlbegrensung kreis 456, das sich zu dem Bremeeignal addiert, gleich dem Leistungesignal vom Tußpedal 44,und der strom wird somit Kuli. Der TVr¹ *^ *»hηγ^φ^τφt^ngifψψΥι"}»r* fcmnn ein· solche Goröße aufweisen, daß da« Signal su der PeIdwloklungssteuerung 92 tatsächlich negativ werden kann. Der ▲bsolutwert-Kreis 444, der auf jede Polarität des Eingang*- signals anspricht, gestattet es, daB der Kotor-Peldetro· sieh

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bis zu seinem maximalen Wert aufbaut, selbst wenn der Fehler negativ ist, und der Bremsfuhlerkreis 442 stellt die negative Polarität fest und betätigt das Relais BR in dem Relaialogikkreis 88, welches die Winkelsensor-Sinua- und -Xosinuswicklnng 68 und 70 umkehrt, um den Motor 50 eu bremsen.

Das Dreh zahl signal und das Drehsahlbegrensungssigaal werden in einem Differentialverstärker 500 (siehe Jig. 23) des Drehgahl-Begren y.imgskreiaea 456 verglichen. Venn das Dsrehasahlbegrenzungssignal vom Verstärker 454 großer als das Brehxahlsignal wird, ist ein Transietor 501 des Differential verstärkere 500 eingeschaltet und ein als ein Emitterfolger geschalteter Transistor 502 ist ausgeschaltet, so dsfi kein Ausgangssignal von dem Drehzahlbegrenzungskreis 456 über den Leiter 504 su dem Subtraktionsverstärker 434 geliefert wird« Durch folgende Impulse vom Tachometer 80 wird ein Translator 506 eingeschaltet und eine Spannung an einem Kondensator 508 aufgebaut, die eine Funktion der Impulswiederholungsrate bsw. Impulsfrequens und somit der Motordrehzahl ist. Die Spannung am Kondensator 506 wird an die Basis eines Transistors 510 des Differential-Verstärkers 500 angelegt, und wenn das Drahsahlsignal und das Drehzahlbegrenzung signal gleich sind, verschwinden die Signale aufgrund einer Qleichtaktunterdrückung und es wird kein Ausgangssignal von dem Drehzahlbegrensungskreis 456. geliefert. Venn die einseitig gerichtete Spannung am Kondensator 508 das Drebjsahlbegrensungssignal vom Terst&rker 454 übersteigt, leitet der Transistor 510 und durch den Spannungsabfall an Widerstand 512 in seinem Kollektorkreis wird die Basis eines Transistors 514 in TorwXrtsrichtung vorgespannt. Durch das Leiten des Transietors 514 wird der Spannungsabfall

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an seinem Kollektorwiderstand 516 erbJBht und das resultierende Signal wird durch den BDiirter-Folger-Transietor 502 über den Leiter 304- zum SubtraJctionsreretärker 454 übertragen, wo ββ zu dem Bremssignal addiert wird.- Bei hohen digkeiten tritt ein maximaler Ausgang vom kreis bzw. (teschwindigkeitsbegrenfwigskreis 436 auf, wenn die Falirzeuggesehwindigkieit etwa 3 Tat/h (2 siles per our) größer ist als die eingestellte Geschwinäi^ceitsbegrenzung, und dieser Baxisu3.1e Ausgang "von den

436 wird nur zugelassen, wenn der Eingang voa dem Fuß-Leistungs- | pedal ein Maximia darstellt· Dies wird ausgeführt, indem der Ausgang vom Bremsbezugskrels 438 zur Vorspannung des Kollektors des B3dtter-?olger-3äHtnsistors 302 und somit sur Herstellung des Begreneungspegels für den Geschwisdi^toits^egrenzungskreis-Ausgang beisutzt wird« Der Bremsl>eeugskrei8 438 gestattet es somit des Fslu^zeugbedieniingsmann, entweder den Geschwindigkeitebegrenzungs-yahlschalter Bß oder das Bremspedal 46 zur Anforderung einer rollen Bremsung zu oezmtsext, selbst wenn das Leistungepedal 44 voll niedergedrückt ist·

Die Hotor-Feldwicklungssteuerung 92 umfaßt einen EÜngaageverstärker 451 (siehe Fig. 12 und 18), der ein Bezugs^Leietunge*- j Signal mit niedrigem Pegel -von dem BauptsvoBmierverstirker 446 ' des Schutz- und Regelkreises 78 empfingt und einen Ausgang liefert, der aufeinanderfolgend in einem Feldwicklungsrerstarker 458 und einem Leistungsverstärker 460 für die Motor-Feldwicklung 56 verstärkt wird und veranlaßt, daß der Feldwicklungsstrom I_f mit dem Fuß-Leistungspedal entlang der in Fig. 20 gezeigten Kennlinie linear ansteigt, bis eine Einrichtung wie eine Kippdiode (in Fig. 12 nur sohematisch gezeigt) an einem einer Bremspedalstellung von etwa 70 % entsprechenden Punkt

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den Verstärkungsfaktor des Leistungarverstärkere 460 ändert und feu einer Abflachung der Kennlinie über diesem Punkt führt« Diese nichtlineare Sennlinie oberhalb ton etwa 70% der Leistungspedal stellung fuhrt zu einer Ausgangsleistung vom Motor 50, die im wesentlichen linear mit der Leistungspedal st ellung variiert.

Die mechanisch gekuppelten Schleifer 483 und 484 (siehe Fig. 22) eines Paares von mittig abgegriffenen Kurven-bzw-Biegungs Kompensationspotentiometern 487 und 488/äurch ein geeignetes (nicht gezeigtes) Getriebe arbeitsmäßig mit dem Steuerrad des Fahrzeugs verbunden, so daß die Schleifer 483 und 484

werden zusammen durch einen Winkel betätigt/, der proportional zu dem Winkel ist, durch den das linke und rechte Vorderrad 12 und 14 gedreht werden bEW«,abgelenkt werden. Die Mittelabgriffe der Potentiometer 487 und 488 sind geerdete

Die Spannungsversorgung für die Potentiometer 487 und 488 ist auf den Fuß-Leistungspedal-Ausgangsrerstärker 4J2 bezogen, so daß die Korrektur für einen gegebenen Kurvengrad ein fester Prosentsatz der entwickelten Leistung ist« Die Korrektur signale werden an die Haupt suaeierungsrer stärker der Antriebe 22, 24, 26 und 28 angelegt und sie weisen eine solche Polarität auf, daß die bei einer Biegung an die Außenräder angelegte Leistung vergrößert wird, wahrend die an die Innenräder angelegte Leistung vermindert wird*

Ein " Kurven -Bezugskreis 490 empfängt einen Eingang vom Verstärker 452, der eine Punktion der Stellung de« Leistungepedale 44 ist, und er liefert Ausgaiigeepannungen entgegengesetzter Polarität +V und -V auf Leitungen 491 und 492, deren Größen eine Funktion des durch das Leistungepedal-

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Potentiometers 4-30 abgeleiteten Leistungssignals sind· Die Spannungen +V und -7 sind auf die entgegengesetzten Endes, eines jeden der Potentiometer 487 und 488 geschaltet und folglich ist die· Polarität der an den Schleifern 483 und 484 auftretenden Signale abhängig -von der Bichtung, in die die FahrzeugvorderrSder 12 und 14 gedreht sind, und ihre Größe ist eine Punktion sowohl des Winkele, durch den die Bader gedreht werden, als auch der Größe des Leistungselgaals·

Der Schleifer 48? ist auf den Kingang eines Rechenverstärker· | 494 geschaltet, der, wenn die Vorderräder 12 und 14 nmch links gedreht sind, so daß das Signal an Schleifer 485 positiv ist, ein posit ires Signal über den Leiter 495 liefert, das sich zu den Leietungeeignaleingang su des Hauptsuiaaierverstärker 446 des elektrischen Antriebs 22 des rechten Vorderrades addiert; und der Rechenrerstärker 494 liefert gleichseitig ein negatives Auagangseignal über den Leiter 49&» das sich von dem Leistungoeignaleingang su dem Haupteummierungsverstärker des elektrischen Antriebs 24 des linken Vorderrades Bubtrahiert. Die Größe eines solchen positiven und negativen Signale auf den Leitern 495 und 496 ist eine Funktion sowohl des Winkele, durch den die Vorderräder 12 und 14 gedreht werden, als auch der Leiatungspedalstellung, wodurch ein Ein- " gangssignal geliefert wird, das sich su dem Leistungssieaal -eingang des HauptsuasBierverstärkers 446 am rechten Rad, das sich auf der Außenseite der Drehung befindet, addiert_v und ein Eingangssignal geliefert wird, das sich von dem Leistungseingangssif^al dee fiauptsummierverstllrkers des linken Bad» antriebes ^t-, der sich auf der Innenseite der Drehung befindet, subtrahiert.

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In ShTfI icher Weise wird, Venn die Vorderräder 12 und 14 nach rechte gedreht werden, durch das negative Signal am Schleifer 48J bewirkt» daß der Bechenverstärker 494 ein negative* Ausgangssignal auf dem Leiter 495 liefert, daß sich von dem Leistuxigssignaleingang su dem Hauptemasierrerstärker 446 des rechten Vorderradantriebes 22 auf der Innenseite der Drehung subtrahiert, und ebenso ein positives iiiwc»newBigaal· auf dam Leiter 496 liefert, das sich su dam leistuagmsignaleingang su dem Hauptsummierveratarker des linken Torderradantriebes 24 auf der Außenseite der Drehung addiert·

Der Schleifer 484 des Potentiometers 488 ist auf den Kinging eines Rechenverstärkers 497 geschaltet, der auf die Polarität und Große der Spannung am Schleifer 484- anspricht, um positive und negative Signale auf den Leitern 496 und 499 «u liefern, die sich zu den Leistungsei ngangsai gnalen su den Hmuptsummierverstärkern des linken und rechten Hinterradantriebes 26 und 28 auf der Außenseite bzw« der Innenseite der Drehung addieren b»w. von diesen subtrahieren·

Die Hotorständerwicklung 54 bildet fflr den Zjklokonrerter eine rein Ohm'sche Last in dem Augenblick dem Startens des Fahrzeugs, wenn es erwünscht ist, daß ein maximales Drehmoment bei einem Motorstrom erseugt wird, der 125 % des Vollaststromes nicht übersteigt: die· erfordert, daß der Verschiebungswinkel DT KuIl ist und die VT so geregelt ist, daß der Motorstrom dieme Qrense nicht übersteigt. Weiterhin ist, da die Motorfrexjuen* beim Start Bull ist, der Ausgang vom Spannungstaehometer 178 ebenfalls lull (siehe die in Pig. 12 geseilten Xamliaien vt_#·)» folglich

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muß ein anderer THTignwg zu den Winkelseneor-Priaarwickliingen beim Start vorgesehen «erden.»

Venn das Leistungepedal 44- beim Start niedergedrückt wird, wird ein Leistungsbezugssignal vom Absolutwert-Kreis 444 proportional zur Leistungspedalstellung über den Leiter 462 (siehe Fig» 18) zu einem Stromregler CB geführt, der in Abhängigkeit Ton diesem einen Ausgang zu der Suimierreepbindung 192 und somit tffv/*>w1 F" «w* *?^v1 wwgp-y*T^rftg-nirAi»n 194. d 198 liefert; dadurch ist ein Ausgangssignal VT₀ vom Winkelsensor 64 vorgesehen, das dazu führt* daS eine Klemaonspan- -nung TC an die Motor-StänderwickluDg 54 angelegt vircL In Figo 11 sind die Kurven der Ausgangsspannung über der Drehzahl dew. der Geschwindigkeit vom Vinkelsensor 64 in dem Drehsahlbereich von Hull bis aur Drehzahl 1 = 0,57« die aus den Ausgangssignalen vom Stromregler CE für Leistungepedal-Stellungen von 50 % und 100 % resultieren, gezeigt und mit CR 50 % und CH 100 % beseichnet.

Das "LeiBtunga^-Bezugesignal auf der Leitung 462 vom Absolut-

wert-Terstärker 444 ist durch einen Beehenverstarker 468 und den Baeis-Qaitterkreis eines Transistors 4-70 im Stromregler

CB ssur Summi«rverbindung 192 gekoppelt, und die Größe des zu» | Eosinuswicklungs-Terstarker 198 gelieferten Ausgangssignals

vom Stxomregler CR wird als eine Funktion des Ausgangs von einem StromregelTerstirker CCA variiert, der empfangt:

(1) ein "Leistungs'-Bezugeeigial über den Leiter 142 vom TerstSrker 451, das al« eis erster £tagai« eine Funktion der Leistungspedalstellung ist, ««λ

(2) ein Ausgangssignal vom Spannungstachometer 178, das als »reiter Eingtm eine Funktion der Hotordrehxahl ist,

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Der Stromregelverstärker CCA subtrahiert von dem Fußpedal-Bezugs-^Leistungs"-Signal das verstärkte Signal vt ' vom Spannungstachometer I78, das mit der Frequenz variiert, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist. Folglich weist die in Fig· 19 für den Stromregelverstärker OCA gezeigte Ausgangsspaniiung-Drehzahlkennlinie YR eine negative Steigung auf und variiert in der Große als eine Funktion der Leistungspedalstellung»

Jk Ba der Ausgang vt ' vom Spannungstachometer 178 Süll ist

bei der Drehzahl Bull, ist der Ausgang YR vom Stromregelverstärker CCA beim Start hoch und folglich die Spannung am Kollektor des Transistors 470 und das Ausgangesignal vom Stromregler CH beim Start hoch. Wenn da* Leistungapedal 44 beim Start voll niedergedrückt iet, erreicht das Ausgangs-Bignal über den Leiter 142 vom Begrenzungspegelnetzwerk 451 100 %, und da dies der einzige Eingang zum Stromregel verstarker CCA ist, werden etwa 2,0 ToIt an den Sollektor des Traneistore 470 angelegt und ein Ausgangssignal von 100 % vom Stromregler CR zum Kosinuewicklungs-Verstärker 198 geliefert, wodurch die Hotor-Ständerwicklung ^A bei» Start mit der in Fig. 11 bei 0,8 relativen Volt gezeigten Spannung erregt wird.

Der Motor 50 beschleunigt nunmehr, seine Frequenz steigt an, der Ausgang Vt₈* vom Spannungetachometer 178 (der einen Eingang sum Stromregelverstärker CCA darstellt) nimmt linear mit der Frequenz su (vie in Fig. 11 gezeigt) und subtrahiert sich von dem *^tLeistungeⁿ-Bezugssignal,und das Ausgangesignal TR vom Stromregel verstärker CCA nimmt entsprechend ab, wie in Fig. 19 gezeigt und vermindert die Xollektarapazmung am Traneistor 470 und das Ausgtngssignal vom Stromregler CR.

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Dae su der Leistungepedal stellung proportionale "Leistunge"-Bezugssignal auf dem Leiter 462 wird an den Invertier— bxw. umkehr eingang dee Rechenverstarkers 468 angelegt. Wenn das Leistungspedal 44 veiter niedergedrückt wird, wird die Vorspannung in Vorwärtsrichtung an der Basis des Transistor· 470 zur Vergrößerung des Ausgangs vom Stromregler CB land dadurch zur Vergrößerung des Ausgangseignales vom Koeinuswicklungs-Verstärker 198 variiert.

Der nicht-invertierende Eingang des Bechenverstärkers 468 empfangt ein Eingangssignal von den Stromwandlern 90, das eine Punktion des Stroms vom Generator 30 in den Leistungsschienen 38 ist, und ein solches Eingangssignal ist 00 gerichtet, daß die Vorspannung der Basis des !Transistors 470 umgekehrt und das Ausgangssignal vom Stromregler CB vermindert wird« Das Leistungsbezugssignal am Invertiereingang des Rechenverstärkers 468 und da» zu dem Motorstrom proportionale Signal am nicht-invertierenden Eingang haben die Tendenz sich auszugleichen, deshalb erreicht das Ausgangssignal vom Stromregler CH zum Kosinuswicklunge-Veretärker 198 eine Spannung, die eine MotrokloBBenepannung VT und einen Motorankerstrom I. entsprechend zu der Stellung dee f Leistungspedals 44 erzeugt.

Das Signal vt ' vom Spetnnungs tachometer 178 wird im Stromregelverstärker CCA vom Leietungebesugesignal subtrahiert und dadurch wird die Kollektorspannung am Transistor 470 geändert und der Stromreglerausgang auf einen Wert eingestellt, der nur zu einer gewünschten MotorklemaenepwiTwmg VT führen kann. Wenn das Auegangeelgnal vom Stromregler GB und das Auegangesignal vt ' rom fitpennungetachopeter 178 (die an der Suiiiiierungeverbindung 192 addiert werden) su

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einer Mafcorklemmenspannung VT und einem Folgestrom I fuhren, der die gewünschte Stromeine teilung überschreitet, verringert das RückkopplungsBtromsignal von den Stromwandlern 90 zu dem Rechenverstärker 466 den Stromregler-Ausgang und somit die Motor—Klemmenspannung ViC·

Da die fip**nTvnngg-.nT»whg«h1-IfomnAnim VB (siehe Pig· 19) d«8

Stromregelverstärkers CGJL eine negative Steigung aufweist, wird der Beitrag des Stromregiere GR zur Motorspannung geringer und geringer, wenn der Motor 50 beschleunigt, bis bei einer Drehzahl von F » 0,57 der Ausgang vom Stromregler CR Hull ist. Somit wird bis zu einer Drehzahl von 0,57 der Stromreglerausgang zum Eingang zum Jfosinuewicfclungs^Verstärker 198 addiert oder von diesem abgezogen, so daß der Motorstrom I auf einen vorgeschriebenen Wert geregelt wird (entsprechend den in Fig«. 11 mit CR bezeichneten, gestrichelten Kennlinien). Oberhalb der Drehzahl F « 0,57 ist der Motor strom I_ft abhängig vom Hotorfeldstrom I*, der Große des Winkelsensor-Aungangssignals VT₈ und dem Verschiebungswinkel

Um die Erregung des elektrischen Antriebssystems 10 auszulosen, schließt der Bedienungsmann einen Kippschalter SV (siehe 7ig· 18) auf der Fahrseugkonsole, um die Spule des Relais VR mit den Leitern + und - der Lelstungsquelle su verbinden·

Das Relais VR arbeitet folgendermaßen:

£s schließt die Kontakte VR1, um die Generator-Feldwicklung 34- zu erregen, und es schließt die Kontakte VR2, um einen Kreis sum Hauptsteuerrelais CR vorzubereiten·

Venn der Bedienungsmann den Fahrtrichtung·- und Geschwindigkeit sbegrenEunge-VaLl achalter DS in die Vorwtrtarichtune

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bewegt-, um die Eodschalteikontakte DSF1 zu schließen (oder in die Bückwärtsriehtung, um die £ndechalterkontakte DSBt zu schließen) und auch, das Leistuiigspedal 44 niederdrückt, das einen Endschalter 44-1 betätigt, wird ein die Spule des Hauptsteuerrelais CB mit den Leistungequellenleitexsi verbindender Kreis geschlossen«

Das Hauptsteuerrelais CB arbeitet folgendermaßent Ee schließt die Kontakte CB1, um einen Einschließ (seal-in) -Kreis in Beihe nit Kontakten ZSP einer Verriegelung su *

schließen, die bei der Drehzahl Ifull offen ist und geschlossen ist, wenn sich das Fahrzeug bewegt; es schließt die Kontakte CB2, um einen Erregerkreis über den Leiter 480 zu der Spule dee Beiais SISP su schließen; es schließt die Kontakte CB3, um einen Erregerkreis zu der Spul· des Kosinuswicklungs-Torwirtsrelais COSF in Reihe mit den lahrtrichtungs-Wahlschalter-Badschalterkontakten DSFJ zu schließen; und es schließt die Kontakte CR4 und CB5, um Kreise zu den Relais SISB und CQSB vorzubereiten.

Das Beiais SIBF arbeitet in der folgenden Weise:

Ee schließt seine Kontakte SISFI und S33F2, toi die Sisuswickluflg | 66 mit dem Sinusrerstarker 174 in der Torwürterichtuiie su · verbinden; und es schließt die Kontakte SIHF3, um einen Erregerkreis zu detr Spule des Sinus-^achometer-Belais SIHT in Beihe mit den gahyfrrf rfiinmgM..v«>iT oA^gTtyr-TTontffktWi S6F2 zu schließen.

Das Beiais COSF arbeitet folgendermaßen:

Ss schließt seine Kontakte COSFI und C0SF2» um die Vinkelsensor-Koeinuavicklung 70 mit dem Kosinusverstäxker 198 in der Tovw&rtsrichtung zu verbinden; uod es schließt seine Kontakte C0ST3

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um einen Einschließkreis zu schließen.

Das Relais SIHT arbeitet in der folgenden Weise: Es schließt seine Kontakte SIETT1, um den Hauptsummierverstärker 446 mit dem Sinustachometer 138 und dem Spannungetachometer 178 au verbinden«

Die Vinkelsensor-SinuBwicklung 68 muß während des Bremsens umgekehrt werden und eine solche Umkehr muß bei der Sinusspannung Null erfolgen; das Relais SIHT steuert den Aufbau der Spannung am Sinusverstärker 174.

Venn die beiden Relais SIHF und COSP betätigt sind, sind die Vinkelsensor-Sinus- und -Kosinus-Wicklungen 68 und 70 in der Vorwärtsrichtung verbunden und das Fahrzeug wird sich vorwärts bewegen ο Venn der Pahrtrichtungs-Vahlschalter DS in der Rückwärtsrichtung beim Start war, als das Leistungspedal 44 niedergedrückt wurde, wird der Kreis zum Relais COS? an den Eäids ch al türkontakt en DSFJ nicht geschlossen. Vielmehr schließt das Relais CR beim Betrieb seine Kontakte CR5, um einen Erregerkreis zum Relais COSR in Reihe mit den Fahrtrichtungs-Vahlschalter-Kontakten DSR3 zu schließen. Das Relais COSR wird dann wirksam, die Verbindung der Winkelseneor-Kosinuswicklung 70 zum Kosinuswicklunge-Verstärker 198 umzukehren, so daß der Motor 50 in Rückwärterichtung läuft.

Die Bremsung des Fahrzeugs kann von dem Bedienungemann ausgelost werden, indem er das Bremspedal 46 niederdrückt oder indem er den Fahrtrichtungs- und Geschwindigkeitabegrenzunge-Vahlsehalter DS in die Richtung entgegengesetzt rur Fahrzeugrichtung bewegt} und die Bremsung wird ebenso ausgelöst, wenn

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die Fahrzeugegeschwindigkeit die durch den Zahlschalter BS eingestellte Geschwindigkeitsgrenze überschreitet· Vie oben bereits erläutert wurde, empfängt der Geschwindigkeitsbegrenzungekreis 456 ein Geschwindigkeitsbegrenzungssignel, das eine Funktion der Einstellung des Vahlechalters DS ist und ein Fehlereignal zum Subtraktiomsrerstärker 434 liefert, der den Verstärkerausgang (und somit den Motorfeldstrom 1^) auf Bull reduziert, wenn das "Geschwindigkeitebegrensungs^w-Fehlersignal gleich den "Leistungen-Signal ron Leistungepedal 44 wird. Venn der ^HGeschwindigkeitabegrfing»ing»"-Fehlersignal- | eingang großer als der "Leistunge^-Bignaleingang let, kehrt sich die Polarität des Ausgangseigmale vom Subtraktionever stärk er 454 um und beaufschlagt den Bremsfühlerkreia 442, der das Hauptbremsrelals BB betitigt· Eine Bewegung des Vahlechalters DS in eine Richtung entgegengesetzt zur Fahrzeugbewegung hat ebenso eine Situation ihn! ich su der Geschwindigkeitsbegrenzung zur Folge, bei der sich die Polarität dee Ausgangssignale von ßubtraktionereretirkere 434 umkehrt und der Bremsfühlerkreis 442 beaufschlagt wird, das Hauptbremsrelaie BR zu betitigen.

Bei einen Niederdrücken dee Bremspedals 46 wird ein Breaeungseignal vom Potentiometer 456 sub BubtEaktionsrerstärker 4J4 * geliefert, dessen Große proportional zur Breaspedalstellung ist und welches den ^wLeletunge^w-fl1gnwle1ngang wegnlawt und den tebtraktionereretarker-Auegang (und somit den Wotor-feldstrom I_f) auf Null reduziert und ihn dann wieder su «ine« Haximui aufbaut. Der Bremsbezugseingang sum Bremspedalpotantiometer 436 komat -vom Leistungepedal-Verstirker 432. Venn das Leietungepedal 44 nleht niedergedrückt ist, Terindert sich das Bremesignal von Bull (wann das Bremspedal 46 nleht

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niedergedrückt ist) auf 100 % entsprechend dem vollen HotozvPeldwicklungsstrom I_f bei einer Bremspedaletellung -von 100 %. WQnn das Leistungspedal 44 ¹VoIl niedergedrückt ist und das Bremspedal 46 auch niedergedrückt ist, wird der ⁿLeietungs^f>~Signaleingang sum Subtraktionsverstärker 434 bei einer Bremspedal st el lung von 50 % weggenommen, und bei einer Bremspedal stellung von 100 % werden wieder 100 % des Kotoffeidstromes I_f geliefert«

Die Vinkelsensor-SinuBwicklung 68 wird durch das Beiais SIKF in 7orwärt8richtung verbunden, wann immer da« Fahrzeug sich normalerweise in Vorwärtsrichtung oder in Rückwärtsrichtung bewegt, und nur wahrend dee Bremsens wird die Sinuswicklung 68 umgekehrt. Das Schalten der Sinuswioklung 68 wird nur bei einer Spannung Null am Sinusverstärker 174 ausgeführt, wenn ein (nicht gezeigtes) Belaie ZSIH, das vom Ausgang des Sinueverstärkers 174 erregt wird, abfallt, um seine Kontakte ZSIKI und somit den Kreis zum Beiais SIBT su Öffnen.

Durch das Arbeiten des BremsfOhlerkreises 442 wird ein Erregerkreiß zum Hauptbremsrelais BB geschlossen.

Das Beiais BB arbeitet folgendermaßen:

Ee öffnet die Kontakte BB1, um das Abfallen des Beiais SIHT, wenn der Ausgang vom Sinusverstärker 174 Bull wird und die Verriegelung ZSIN öffnet, vorzubereiten* es öffnet die Kontakte BB2, um das Belaie SBÜD zum Abfallen su bringen, welches abfällt, um die Erregung des Sinusverst&rkers 1?4 abzuschalten; und es schließt die Kontakte BE3, BB4 und BB5, um die Belaie SIBB, COSBX und BBT zu betätigen.

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3s-

Sas Relais SISR arbeitet folgendermaßen: Ea schließt seine Eontakte SIRBI und SISR2, um die Verbindung

der Winkelsexieor-Sinuswicklung 68 sum Sinusrerstirker 174 umzukehren·

Baa Relais COSRX arbeitet folgendermaßen! Es öffnet seine Eontakte COSRH, um einen Einsehließkreis

für das Relais COSF tu offnen; und ee achließt die Xontakte

C0SRX2 zur Torbereitung eines Kreises sur Erregung des Relais COSR₉ wenn das Relais COSF abfällt. { Da» Relais COSR arbeitet folgendermaßen: Es kehrt die Verbindung des Winkel seiuroivXosinufPreratlrkere Das Relais BRT arbeitet folgendermaßen:

Es öffnet die Kontakte BET1 (auch in Fig. 12 dargestellt), um den Pegel, bei dem die TO «Signale in dem Begrenserkreis 84 abgeschnitten werden, auf etwa 20 % des maximal*m Spitzenwert tee zai reduzieren und somit die Klemmenepanmmg IT sur Hotorstanderwlcklung 54 zu begrenzen; und es schließt die Kontakte BRT2 (auch in Fig. 12 gezeigt), um den Yearstirkungsgrad des Feldwicklungsverstärkers 458 zu reduzieren und den Feldstrom ' If zur Hotorwicklung auf einen Wert su begrensen, der (zusammen mit der Verringerung von VT) nicht dazu führt, daß eine regenerative' Leistung vom Plot or 50 zur Dieselmmschine 20 zurückgeführt wird, die oberhalb der Aufnahmekapasität der Maschine liegt·

Eine Umkehr der fi"*nHffwl<^>-'>^r*t"^T>E 68 und der Koff^'n^wy^ **-*·!"ng 70 hat eine regenerative Bremsung des Motors 50 sur Folge. Durch

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die Verringerung des Begrenzungepegels durch da* Offnen der Xontakte BHH wird die Große des Eingangssignals TT sub Zyklokonverter 58 herabgesetzt und eoadt die Klemaenepannung VT an der Motor-Ständerwicklung 54- Terringert und die Hohe der regenerativen Leistung, die vom Motor 50 durch den Zjklokonverter 58 zur Sieselmaschine 20 unter Breasbedingungen zurückgeführt werden kann, auf etwa 30 % begrenzt.

-Patentansprüche-

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Claims

Patentansprüche

fahrzeug mit einen Zugelement (12, 14, 16 oder 18), dest einem Elektromotor (50) auf de· Fahrzeug, der eiae Stfindervicklung (54Σ, 54T, 5*Z) und einen arbeitsmäßig «it den Zugelement verbundenen läufer (52) aufweint, mit einem Primarantrieb bzw· einer Antriebsmaschine (20) auf dem Veto- λ zeug und mit einem von der Antriebsmaschine angetriebenen Synchrongenerator (50) auf dem Fahrzeug, gekennzeichnet durch Mittel (44, 430, 432 - Pig. 18 -) auf dem Fahrzeug zur wahlweisen Ableitung eines elektrischen Leistungssignales, das eine Funktion der gewünschten Zugkraft des Fahrzeuges ist, durch Mittel (46, 436) die durch den Fahrzeugbedienungsmann zur wahlweisen Ableitung eines elektrischen Bremesignales gesteuert werden,und durch eine Steuerung (434, 444, 446, 76, 74) zwischen dem Synchrongenerator (30) und der Ständerwicklung (541, T, Z) zur Regelung der von dem Synchrongenerator (30) zu der Ständerwicklung (54$, T, Z) gelieferten Spannung als eine Funktion der Differenz zwischen dem Bremssignal und dem Leistungs- f signal zur Steuerung der Zugkraft des Fahrzeugs·

Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung einen subtraktiven Verstärker (434) ar 'weist zum Vergleich des Leistungs- und des Bremsaignals und zur Erzeugung eines elektrischen Differenzsignals, das eine Funktion dieser Differenz ist, und daß die Steuerung die von dem Synchrongenerator zur Stlnderwicklung gelieferte Spannung al· eine Funktion des Differ signals regelt.

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3· Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gilcensi iich-. net, daß deer subtraktive Texatiizlcer (434) ein Differenssignal τοη einer Polarität, wenn das Breassigial großer als das Leistungssignal ist, und von der entgengeeetsten Polarität erseugt, wenn das Leistung—1 gnsl großer als das Bremssignal ist, und daß die Steuerung einen Absolutwert-Verstärker (444) aufweist, der auf jede Polarität des Mfferenssignsles sur Lieferung eines Absolut· wertslgnals anspricht, dessen Größe eine Funktion der Größe des Differenmaignalee ist, nobel die Steuerung die ton de» Synchrongenerator (30) sa der Ständerwicklung (541, T, Z) gelieferte Spannung als eine Funktion des Absolutwertsignale steuert·

4. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kittel (46, 436) sur Ableitung eines Bremseignales auf die Große des Leistungssignales ansprechen und, wenn sie eich in einer.vorbestimmten, teilweise betätigten Stellung befinden, eine Größe des Bremssignales ableiten, die großer als die Größe des Leistungssignales ist, wenn die das Leistungseignal ableitenden Einrichtungen (44, 430, 432) roll betätigt sind.

5· Fahrseug nach Anspruch 4, dadurch gekenns e lehne t, daß die Kittel sur Ableitung eines Leistungssignalee ein Potentiometer (430), eine mit der Wicklung des Potentiometers parallel geschaltete Gleichstrom-» lelstungsquelle und einen mit dem bewegliehen Xontakt des Potentiometers gekoppelten LeistnngssJ gnalTarstärker (432) umfassen, und daß die Kittel eur Ableitung eines Bremssignalea ein Potentiometer (436) aufweisen, dss mit

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einem Ende mit dem Ausgang des Leistungssigiialverstlrkere gekoppelt ist·

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 "bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung BremsfOhlermittel (442, BB, SHTB₉ COSR, 68, 70) umfaßt, die auf die eine Polarität des Differenzsignalee «ur regenerativen Bremsung des Elektromotors ansprechen.

7· Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennseich- I & e t, daß ein Zjfclokonverter (58) zwischen dem Synchrongenerator (50) und der Ständerwicklung (5^X, X₉ Z) des durch die Steuerung geregelten Motors vorgesehen ist und daß die Bremsfühlermittel (442, BB, SIBB, CO&B, 68, 70) auf die eine Polarität des Dif f erenzsignalee zur Schiebung der Phase der durch den Zyklokonverter (58) ^n die Ständerwicklung angelegten Spannung um 180 Grad ansprechen, so daß ein regeneratives Bremsen des Motors (50) bewirkt wird·

8· Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine Vektoraddierer-Induktor-Einrichtung (G4) umfaßt, die ein Paar von. Erregerwicklung i gen (68, 70) und/Sekundärwicklung (66X, X, Z) aufweist, die induktiv mit den Erregerwicklungen zur Ableitung eines Steuersignales V*_fl für den Zyklokonrerter (58) verkettet ist, und daß die Bremsfühlermittel (442) Einrichtungen (BB, COSR, SIM) aufweisen zur Umkehrung ron jeder von den zwei Erregerwicklungen (68, 70) für ein Schieben der Phase der durch den Zjklokanverter gelieferten Spannung um 180 Grad, so daß ein regeneratives Bremsen des Motors erzeugt wird.

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9· Fahrzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen manuell betätigbaren Fahrtrichtungs-VShlschalter (DS₁ 42, DSP, DSH, COSR) für das Schieben der Phase der durch den Zyklokonverter (58) an die StSnderwicklung (54T, X, Z) angelegten Spannung (TX), so daß die Drehrichtung des Motors und dadurch die Fahrtrichtung des Fahrzeuge umgekehrt wird·

10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrtrichtangs-Vahlschalter (DS, 42) Einrichtungen (DSF, DSB, COSB) zur Umkehrung von einer der Erregerwicklungen (70) für das Schieben der Phase der durch den Zyklokonverter an die ßtänderwicklung angelegten Spannung (VT)«

11«, Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß manuell betätigbare Geschwindigkeitsbegrenzungsmittel (DS, 4-52, 454) zur wahlweisen Ableitung eines elektrischen Geschwindigkeitsbegrenzungssignales vorgesehen sind und daß die Steuerung ein Tachometer (80) zur Ableitung eines elektrischen Geschwindigkeitsbegrenzungasignalee, das eine Funktion der Drehzahl dee Rotors ist, und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinrichtung (456) umfaßt zum Vergleich des Geschwind! gkeitabegrenzungssignales und des Drehzahleignales und zur Ableitung eines Geachwindigkeitsbegrenzungs-Fehlersignales, wenn das letzter« das ersterβ übersteigt, wobei das Geschwindigkeitebeerenzungs-Fehlersignal einen Eingang zu dem subtraktiv« Verstärker (432) darstellt und zu dem Bremssignaleingang addiert wird.

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12. fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß ein manuell betatigbares Fahrtrichtunga-Uähl- und Geschwindigkeitsbegrenzungs-Slement (IMS) -vorgesehen 1st, wobei durch die Bewegungsrichtung des Element*» die Fahrtrichtungs-Selektormittel (DSF, OSR) steuerbar sind und durch den Grad von dessen Bewegung die Geschwindigkeit «begrenzung s-Sig^ialabl ei tidtt el (452, 454) und die Größe dee Geschwindigkeitebegrensungssignal steuerbar sind.

13· Fahrzeug nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e lehnet, daß die Steuerung Mittel (443, 450, 446) aufweist, die auf eine unerwünschte Betriebsbedingung in dem Fahrzeug zur Reduzierung der durch den Synchrongenerator (30) zu der Ständerwicklung (54X, I, Z) gelieferten Spannung unter den Spannungspegel, der eine Funktion des Leistungseignales ist, ansprechen·

14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 10 oder 13t dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung einen Summ^rver stärker (446), der das Absolutwert signal als ein/Eingang empfängt, und Mittel (448, 450), die auf eine unerwünschte Betriebebedingung in dem Fahrzeug eur Ablei- |

tung eines Störeignales ansprechen, das einen dem ßummi erver stärker darstellt, aufweist, daß der 8unler~ Terstftrker ein Summlersignal liefert, das eine Funktion der Summe der Absolutwert- und StSrsignale ist, und daß die Regelung die von den Synchrongenerator (30) zu der Stinderwlcklung (542, T, Z) gelieferte Leistung als eine Funktion des Summiereignales regelt.

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15« Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (50) ein Synchronmotor vom Induktortjp mit einer mehrphasigen Stinderwicklung (54X, T, 2) und einer Einrichtung (56) zur Erzeugung von Magnetpolen in dem läufer ist und daß der Synchrongenerator (50) mehrphasig ist.

16. Fahrzeug nach Anspruch 15» dadurch g e k e η η ζ net, daß die Steuerung Einrichtungen (74-, 66K, die arbeitsmäßig mit dem Läufer verbunden sind zur Erzeugung eines Ausgangssignales (Tf₈) *i* einer Frequenz, die eine Funktion der Drehzahl des Motor« ist und deren Größe eine Funktion des durch den Vergleich des Brems— signales und des Leistungssignales abgeleiteten DiTferenssignales ist, und daß ein mehrphasiger Freojienzkonverter (58) zwischen dem Synchrongenerator (30) und der Motor-Ständerwicklung (54X» 7, Z) vorgesehen ist, der durch das Ausgangssignal gesteuert wird·

17. Fahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeleh net, daß ein Tachometer (80) sur Ableitung eines elektrischen Geschwindigkeit »signal·*., das eine Funktion dar Drehzahl des Motors ist, vorgesehen ist, und daß die Steuerung die Größe und die Phasenverschiebungen, des Ausgangesignales (TT₀) als Funktion von dem Differemzalgnal und dem Geschwindigkeit β signal regelt.

16. Fahrzeug nach Anspruch 1?» dadurch gekennzeloh net, daß der Läufer (52) massiv und ferromagnetisch ist, daß die Einrichtung sur £ro«ugung der Magnetpole in

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dm Läufer eine Peldwicklung (56) auf des Ständer des Motors aufweist und daß die Steuerung die Erregung der Feldwicklung (56) in Übereinstimmung Mit dea Differenseignal regelt.

19. Fahrzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die das Auegangssignal erzeugenden Kittel (74, 66Σ, T₉ Z) ein oebrphaeiges iusgangssignal C^₈) ableiten und daß der Preojienskonverter ein Zjklokonverter (58) ist, der gesteuerte Gleichrichter (230 - 235) *

«wischen jeder Phase der Ständerwicklung (54- I» T, Z) "

und dem Synchrongenerator (30) aufweist.

20« Fahrzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine Einrichtung (86) sur Ableitung von Bezugssignalen (A, B, C), die Punktionen der Ton dem Synchrongenerator erzeugten Biasenspannungen sind, Kittel (CDI, CD2, CD3) zur Eonbinierung der Besugssignale (A₉ B, C) und der Phasenauegaiigs signale (f3?_e) für die Lieferung susammengesetster Folgeeignale (A + T^₈* B + TC , C + TO_e) und Mittel (PGX, PGX, PGZ) aufweist, die durch die Folgesignale zur Ableitung von Torateuerungeaignalen (240, 242, 244, 246, 248, 250) für die gesteuerten Gleich- j richter (230 - 235) gesteuert werden.

21. Fahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennseichn e t, daß die Xorsteuersignal-Ableitalttel (PCX, PGT, PGZ) Mittel (CDI, CD2, CB3) aufweisen,die feststellen, wann die Folgesignale (A + V5P_e, B + VT_e, C + ITj die Hull-Linie kreuzen, daß die aaziaale Prequens des Ausgangssignales (VT_e) über den Prehsahlbereich des Hotors P Hs

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betragt und daß ein Regler vorgesehen ist zur Steuerung der Drehzahl der Antriebsmaschine/, so daß der Synchrongenerator (30) eine Mehrphasenspannung mit einer Frequenz von wenigstens 2 F Ez erzeugt.

22· Fahrzeug nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Zugelementen (12, 14), eine Lenkeinrichtung zur Drehung der Zugelement e und ein Paar Elektromotoren (50) vorgesehen sind, die von dem Synchrongenerator (30) erregt werden und die jeweils einen arbeitsmäßig mit einem der Zugelemente (12, 14) verbundenen Läufer (52) aufweisen, und daß durch die Steuereinrichtung gesteuerte Kurven; -Kompensationsmittel (46, 487, ^88) zur Erhöhung bzw. Verminderung der elektrischen Leistung vorgesehen sind, die von dem Synchrongenerator (30) zu den Motoren (50) geliefert wird, die mit den Läufern (52) mit dem bei einer Drehung außen befindlichen und dem innen befindlichen Zugelement verbunden sind.

23» Fahrzeug nach einem der Torhergehanden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Zugelementen (12, 14, 16, 18) und ein« Vielzahl von Synchronmotoren (50) vorgesehen sind, die jeweils eine mehrphasige Ständerwicklung (54X, X, Z) und einen Läufer (52) aufweisen, der arbeitsmäßig mit einem der Zugelement· (12» 14, 16, 18) verbunden ist, und daß die Steuerung ein· Vielzahl von Antriebssteuerungen (22, 24, 26, 28) aufweist, von denen jede einem der Motoren (50) zugeordnet ist und Mittel (64, 434, 444, 446), die arbeitsmäßig alt dessen Läufer (52) verbunden sind, zur Ableitung «ines Ausgangesignales (VT_a) mit einer Frequenz, die «in« Funktion der

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Drehzahl des Motors ist und ebenso einen mehrphasigen, durch das Ausgangssignal (VT₁) gesteuerten Frequenzkonverter (58) zwischen dem Synchrongenerator (30) und der Ständerwicklui« (54Σ, T, Z) aufweist. a

24. Fahrzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich net, daß die Mittel (64, 434, 444, 446) tür Ableitung eines Ausgangssignales CVH-) in jeder der Bteuereinrieh tungen (22, 24, 26, 28) die Gr3ße des Ausgangseignales (TT₀) als eine Funktion der Größe des Leletungssignales | variieren.

25· Fahrzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes Mittel zur Ableitung eines Ausgangssignalee (VT₀) einen subtraktiven Verstärker (434) aufweist sun Vergleich der Leistungs- und Bremssignale und zur Erzeugung eines elektrischen Differenzaignales, das eine Funktion von deren Differenz ist, und daß die Größe des AuBgangssignaleB (VT.) in Obereinstinssiog mit dem Differenzsignal variierbar ist·

26. Fahrzeug nach Anspruch 25« dadurch gekennieich- ,

η e t, daß Jedes der Mittel zur Ableitung eines Ausgangs- '

slgnales (VT.) ein Tachometer (80) aufweist zur Ableitung eines elektrischen Geschwindigkeitssignales, das ein· Funktion der Drehzahl des zugeordneten Motors ist und die fnase des Ausgangssignales (VT_fl) als eins Funktion des Geschwindigkeitsignales verschiebt.

Vahrseug nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß Jedes der Mittel zur Ableitung eines Aussmngssignales (VT₈) einen Siimmiervtrstarker (446) umfaßt, der

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einen Eingang proportional bu dem Differenzsignal empfangt, und daß die Kurven ~Kompeneationamittel (48, 487» 488) Kurven;-Konrpenettioneiignale ableiten, die zu den Eingängen der Sunmierverstärker geführt werden und tob einer Polarität sind, die die Vergrößerung des Eingangesignalee bu dem ßumaierveretlrker veranlaßt, der dem Zugelement auf der Außenseite einer Drehung zugeordnet iet, und die Verminderung dee Eingangßsignalee eu dem Bumnierreratärker veranlaßt, der dem Zugelement auf der Innenseite einer'^hrehung *uge~ ordnet ist»

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