DE2420606B2

DE2420606B2 - Bremsabtastschaltung

Info

Publication number: DE2420606B2
Application number: DE2420606A
Authority: DE
Inventors: Charles Edward Roanoke Va. Konrad (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-06-11
Filing date: 1974-04-27
Publication date: 1979-05-17
Also published as: FR2232863B1; JPS5027920A; DE2420606A1; GB1468251A; US3855512A; ATA423874A; FR2232863A1; DE2420606C3; JPS5345483B2; BG42360A3; AT339439B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsabtaslschaltung für eine Zeitverhältnisregelung zum Steuern eines umschaltbaren Gleichstromreihenschlußmotors, zu dessen Anker eine Brernsdiode mit der gleichen Durchlaßrichtung parallel geschaltet ist wie die dem Anker und der Feldwicklung zusammen parallelgeschaltete Freilaufdiode, wobei das Zeitverhältnis des Impulsgenerators in Abhängigkeit einer dem Motorstrom proportionalen Spannung über einen im Zweig der Ankerwicklung eingeschalteten Meßwiderstand verändert wird. Eine derartige Schaltung ist in der CH-PS 4 78 484 beschrieben.

Bekanntlich kann die einem Gleichstrommotor von einer Gleichspannungsquelle zugeführte Leistung dadurch gesteuert werden, daß der prozentuale Anteil der Zeit gertgelt wird, in der der Motor mit der Spannungsquelle verbunden ist. Leistungssch-iltungen

dieses Typs werden als Zeitverhältnis- oder Impulsregelungen bezeichnet. Dieser Name weist auf die Schaltungseigenschaften der Regelung hin, die die Spannungsquelle und die Last ein vorgegebenes Zeitverhältnis lang miteinander verbindet

Eine derartige Regelung, die insbesondere für die Regelung oder Steuerung elektrischer Fahrzeuge geeignet ist, ist in der US-PS 36 56 039 beschrieben.

Wenn eine Steuerung gemäß der eingangs penannten CH-PS 4 78 484 auf ein elektrisches Fahrzeug angewendet wird, bilden die Gleichspannungsquelle, der Motor und der Leistungsschalter eine Reihenschaltung. Der Leistungsschalter kann beispielsweise durch eine Transistorschaltung oder eine Thyristorschaltung gebildet sein, die einen Hauptthyristor und die erforderlichen Kommutierungselemente enthält. Die Motor-Feldwicklung befindet sich in einer Brückenschaltung, um eine Richtungssteuerung- für den magnetischen Feldfluß bezüglich des Flusses zu erreichen, der vom Ankerstrom erzeugt wird. Zusätzlich ist dem Anker üblicherweise eine Bremsdiode parallel geschaltet, die so gepolt ist, daß sie beim Bremsen durchgeschaltet ist. Der Reihenschaltung aus Motoranker und Feldwicklung ist eine Freilaufdiode parallel geschaltet, um einen Strompfad für den Motorblindstrom während der

j5 Sperrzeiten des Leistungsschalters zu bilden.

Im Antriebszustand ergibt sich aus dem Fluß, der von dem Strom in der Feldwicklung erzeugt wird, eine Ankerspannung mit einer Polarität, die einen Stromfluß durch die Bremsdiode verhindert. Wenn ein Bremsmoment erforderlich ist, wird die Richtung des Feldflusses umgekehrt. Diese Umkehrung der Feldflußrichtung erzeugt eine Ankerspannung mit einer Polarität, die von der Bremsdiode kurzgeschlossen ist. Der Motor arbeitet dann als nebenschlußerregter Generator, wobei er ein dynamisches Bremsmoment erzeugt, dessen Größe durch das Einschaltverhältnis geregelt bzw. gesteuert wird.

Wenn der Motor im Bremsbereich läuft, soll das Motordrehmomerit so geregelt werden, daß eine sanfte Verzögerung unabhängig von der Position des Fahrhebels erhalten wird. Bei den bekannten Schaltungen wird dies durch eine Rückkopplung des Ankerstroms erreicht. Um diese Form einer Bremsregelung durchzuführen, sind zwei Parameter notwendig: Erstens muß die Regelung ein Signal erhalten, das anzeigt, daß der Motor im Bremsbereich arbeitet; zweitens muß sie ein Signal erhalten, das den Ankerstrom anzeigt. Bei den bekannten Schaltungen wurden beide Signale aus der Ankerschaltung erhalten. Sie sind deshalb zu einem gewissen Grad abhängig vom dynamischen Widerstand der Bremsdiode. Eine Regelung dieser Art ist auch in der US-PS 33 44 328 beschrieben.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Bremsabtastschaltung zu schaffen, die nur dann die Tast- bzw. Zeitverhältnisregelung für eine genau gesteuerte Bremsung des Motors betätigt, wenn mit Sicherheit ein Bremsvorgang durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremsabtastschaltiing der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ankerstromprcportionale Spannung zusammen mit der Klemmenspannung des Motors einem Vergleicher zugeführt wird, dessen Ausganusgröße die Zeitverhältnisregelung dann beeinflußt, wenn diese Spannungen eine vorbestimmte Beziehung zueinander erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. ι ο

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit wesentlich größerer Sicherheit festgestellt werden kann, wann der Motor tatsächlich im Bremsbereich arbeitet, da jeweils die Relation von Ankerstrom und Klemmenspannung ermittelt wird. Diese Ermittlung ist frei von dem möglicherweise zu Fehlern führenden Temperaturverhalten der Bremsdiode.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. t ein vereinfachtes Schaubild eines Gleichstrom-Reihenschlußmotors,

Fig.2 ein Kurvenbild, in dem der Ankersirom über der Klemmenspannung bei dem Motor nach F i g. 1 unter verschiedenen Betriebsbedingungen aufgetragen ist,

Fig.3 ein schematisches Schaltbild von einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.4 ein schematisches Schaltbild von einem m zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

F i g. 5 ein schematisches Schaltbild einer Motorregelschaltung unter Verwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in einem Antriebssystem.

In Fig. 1 ist eine Gleichspannungsquelle als Batterie 10 dargestellt. Der positive Anschluß der Batterie befindet sich in F i g. 1 oben, und der negative Anschluß unten. Der Gleichstrom-Reihenschlußmotor hat einen Anker 12, Bürsten 13 und 15 und eine Feldwicklung 14. Der Motor ist direkt mit dem positiven Anschluß der Batterie 10 verbunden. Eine umgekehrt gepolte Bremsdiode 16 ist zwischen den positiven Anschluß der Batterie 10 und den Knotenpunkt zwischen Anker 12 und Feldwicklung 14 geschaltet.

Die Feldwicklung 14 ist in einer Prückenschaltung mit Vorwärtsschützen F\, F₂ sowie mit Rückwärtsschützep R₁, R₂ verbunden. Dadurch, daß entweder Fi und F₂ oder R\ und R₂ geschlossen werden, kann die Richtung des Stromflusses durch die Feldwicklung 14 geändert werden, um eine Motordrehung in einer gewünschten Richtung zu erzeugen oder eine Bremsung zu bewirken.

Wenn sich der Motor vorwärts dreht, so ist die Richtung des magnetischen Feldflusses derart, daß die erzeugte Anker-.pannung an der oberen Bürste 13 positiv ist, wodurch eine der Betriebsspannung entgegengesetzte Sperrspannung an der Diode 16 gebildet wird. Wenn die Rückwärtsschütze geschlossen sind, so daß der Feldstrom in umgekehrter Richtung fließt, so wird die Polarität der erzeugten Ankerspannung umgekehrt, d. h., sie wird an der unteren Bürste 15 positiv. Diese Umkehrung der Polarität der erzeugten Ankerspannung gibt der Bremsdiode 16 eine positive Vorspannung, wodurch der Anker kurzgeschlossen wird, so daß ein Rückstrom beträchtlicher Größe durch die Ankerwicklung fließt. Während der Motor sich also immer noch in derselben Richtung dreht, ist seine effektive oder elektrische Drehrichtung umgekehrt.

Der Motor ist mit dem negativen Anschluß der Batterie (0 über einen Leistungsschalter 18 verbunden, der als Thyristor mit einem Steueranschluß dargestellt ist, über den die Impulssteuerung des Motors bewirkt wird. Das öffnen bzw. das Sperren des Thyristors kann durch eine bekannte Kommutierungsschaltung oder durch Verwendung eines Thyristors mit Steuerelektrode erfolgen.

Wird der Thyristor 18 eine Zeit t\ lang geschlossen und eine Zeit t₂ lang geöffnet, so ist die mittlere Spannung Vu, die den Anschlüssen des Motors zugeführt wird.

wobei Ve die Spannung der Batterie 10 ist Es ergibt sich, daß die Motorklemmenspannung zwischen null und der vollen Batteriespannung Ve durch geeignete Steuerung des Verhältnisses des Zeitintervalls fi zur Summe der Intervalle (t\ + t₂) eingestellt w? den kann. Dieses Verhältnis wird als Einschaitverhäitnis rezeichnet

Eine Freilaufdiode 20, deren Kathode mit der oberen Bürste 13 des Ankers 12 und deren Anode mit der Verbindung zwischen dem Leistungsschalter 18 und der Feldw-^klung 14 verbunden ist, bildet einen Strompfad für den Motorstrom, der während der Zeit, in der der Leistungsschalter 18 offen ist, fließt

Die Kurven von F i g. 2 zeigen die Strom/Spannungs-Charakteristik eines typischen Gleichtirom-Fahrmotors unter verschiedenen Betriebsbedingungen. Die vertikale Achse stellt den Motorstrom und die horizontale Achse die Motorspannung dar. Da aber die Motorspannung direkt proportional zum Einschaltverhältnis ist, ist die horizontale Achse direkt bezogen auf dieses Einschaltverhältnis eingeteilt, welches von 0 bis 1 geht Wenn der Motor bei 100% der Drehzahl in positiver Drehrichtung, wie vorstehend definiert, arbeitet, so ergibt sich aus der maximalen Spannung de.· Nennstrom. Bei einer Drehzahl von 30% erzeugt die maximale Spannung das Sechsfache des Nennstroms. Burn Abdrosseln (durch Überlastung) reichen 40% der Batteriespannung aus, um den sechsfachen Nennmotorstrom hervorzurufen. Wenn die Rückwärtsschütze geschlossen sind, so daß sich der Motor in elektrisch negativer Richtung dreht, und zwar bei — T0% der maximalen Drehzahl, so sind nur 25% der Batteriespannung notwendig, um das Sechsfache des Motornennstroms zu erzeugen. Ist die Drehzahl rückwärts größer als —10%, so werden entsprechend weniger Prozente der Batteriespannung benötigt, um den sechsfachen Ankernennstrom zu entwickeln.

Wenn sich der Motor in einer elektrisch negativen Ric'ic.ng bei einer Drehzahl von -10% oder mehr dreht, so wird der Motor als im Bremsbereich arbeilend bezeichnet. In di;sem Betriebsbereich wird die den Anker überbrückende Bremsdiode 16 durchgeschalte!. Die Steigung der in F i g. 2 gezeigten Strom-Spannungskurven ist ein Maß für die Motordrehzahl. Übersteigt der Anstieg einen vorbestimmten Wert, so heißt dies, daß der Motor bremst. Weil die Motorklemmenspannung und das Einschaltverhältnis durch eine Pvoportionalitätskonstante in Beziehung stehen, kann dps Einschaltverhältnis in Verbindung mit dem Ankerstrom verwendet werden, um den Motorbetrieb im Bremsbereich festzustellen.

In F i g. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Abtasten des Bremsbetriebes des

Motors gezeigt, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert für eine vorgegebene Motorspannung übersteigt. Ein als ein erster Fühler arbeitender Meßwiderstand 22 ist mit dem Motoranker 12 in Reihe geschaltet, um ein Signal abzugeben, das proportional zum Ankerstrom ist. > Das so erhaltene Signal wird durch eine Verstärkerschaltung 24 verstärkt, um eine Spannung zu erzeugen, die proportional zu dem durch den Anker 12 fließenden Strom ist. Die Ausgangsgröße der Verstärkerschaltung 24 wird über einen Widerstand 26 dem nicht invertierenden Eingang eines Vergleichers 32 zugeführt. Dieser nicht invertierende Eingang des Vergleichers 32 ist weiterhin mit einem Punkt gemeinsamen Potentials

Der Vergleiche 32 kann ein üblicher Differentialver- ι j stärker sein und hat zwei Eingänge, von denen einer invertiert und der andere nicht invertiert. Wenn die an den nicht invertierenden Eingang angelegte Spannung positiver ist als die an den invertierenden Eingang angelegte Spannung, so hat die Ausgangsspannung des >o Verstärkers einen ersten Wert. Wenn die an den nicht invertierenden Eingang angelegte Spannung kleiner ist als die Spannung am invertierenden Eingang, so ändert sich die Ausgangsgröße des Verstärkers auf einen /weiten Wert, der niedriger ist als der erste Wert. Die r> Spannung am Ausgang des Verstärkers ist daher ein Maß für die relativen Spannungswerte, die an den [Eingängen des Verstärkers anliegen.

Dem invertierenden Eingang des Vergleichen 32 wird über einen vereinfacht als Leitung dargestellten in /weiten Fühler 30 ein Spannungssignal zugeführt, das proportional zum Einschaltverhältnis und somit zur Klemmenspannung des Motors ist. Die Größen der Widerstände 26 und 28 sind so gewählt, daß eine Spannung am nicht invertierenden Eingang des Γι Vergleichers ansteht, die bei einem gegebenen Ankerstrom (typischcrwcisc das Sechsfache des Nennstroms) gleich der Spannung ist. die dem anderen, invertierenden Eingang des Vergleichers zugeführt wird, wenn das Kinschaltvcrhältnis 25% beträgt. Durch Verwendung 4n dieser Werte als Bezugspunkte zum Bestimmen der Werte der Bauelemente der Schaltung wird sichergestellt, daß immer dann, wenn der Ankerstrom und das Hinschaltverhältnis eine vorbestimmte Beziehung erreichen, die Ausgangsgröße des Vergleichen ihren 4-, Zustand ändert. Dies geschieht, weil die Ausgangsgröße des Vergleichers eine Funktion der relativen Werte der Signale ist. die den Eingängen des Vergleichers zugeführt werden.

Der Vergleicher 32 ist also so eingestellt, daß er längs >o einer charakteristischen Kurve nach F i g. 2 arbeitet, die die festgelegte Proportionalität der abgetasteten Signale darstellt, die benötigt werden, um den Vergleicher 32 entsprechend der Steigung der gewünschten Bremskurve zu triggern, d. h., sie ist eine Kurve, deren Steigung größer ist als diejenige der Kippoder Blockierdrehzahlkurve. Das System arbeitet somit als eine Funktion der Antriebsart des Motors, und zwar unabhängig von den absoluten Werten des Stroms oder des Einschaltverhältnisses. Läuft der Motor im Antriebsbereich, so überschreitet die Spannung des invertierenden Eingangs diejenige des nicht invertierenden Eingangs, und der Ausgang 34 des Vergleichers 32 bleibt auf seinem negativsten Spannungspegel. Läuft der Motor jedoch im Bremsbereich, was einer Steigung entspricht, die größer ist als die Steigung beim Abdrosseln oder Stillstand, so überschreitet die Spannung am nicht invertierenden Eingang die Span nung am invertierenden Eingang, weil der Ankerstrom höher ist. Die Spannung am Ausgang 34 des Verglcichers 32 bleibt dabei auf ihrem positivsten Wert. Ein positives Signal am Ausgang 34 zeigt also an, daß der Motor im Bremsbetrieb arbeitet.

In Fig.4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem ebenfalls ein Signal abgegeben wird, das anzeigt, daß der Motor im Bremsbereich arbeitel, wenn die Größe des Anker-Stroms einen vorbestimmten Wert übersteigt und wenn das Einschaltvcrhältnis kleiner als ein anderer, ebenfalls vorbestimmter Wert ist. Der invertierende Eingang eines Verglcichers 52 ist mit dem Knotenpunkt /wischen Widerstanden 48 und 50 verbunden, die zwischen der positiven und der nega'ivcn Hauptleitung in Reihe geschaltet sind. Der nicht invertierende Eingang des Vergleichen 52 ist mit dem Knotenpunkt zwischen Widerständen 36 und 38 verbunden, die ihrerseits zwischen der negativen Hauptleitung und dem Ausgang der Verstärkerschaltung 24 in Reihe geschaltet sind. Der nicht invertierende Eingang eines zweiten Vergleichers 54 ist mit dem Knotenpunkt zwischen Widerständen 44 und 46 verbunden, die zwischen der positiven und der negativen Hauptleitung in Reihe geschaltet sind. Der invertierende Eingang des Vergleichen 54 ist mit dem Knotenpunkt zwischen Widerständen 40 und 42 verbunden, die in einer Reihenschaltung zwischen einem Eingang 64 und der negativen Hauptleitung liegen.

Die in Reihe geschalteten Widerstände 48 und 50 bilden einen Spannungsteiler, der den invertierenden Eingang des Vergleichers 52 mit einem bestimmten Spannungsniveau beaufschlagt, während die Reihenwiderstände 44 und 46 den nicht invertierendzn Eingang des Vergleichers 54 auf einen zweiten Spannungswert vorspannen. Die Größe der Widerstände 36 und 38 ist so gewählt, daß die Spannung am nicht invertierenden Eingang des Vergleichers 52 den Spannungspegel am invertierenden Eingang (der von der Größe der Widerstände 48 und 50 bestimmt wird) übersteigt, wenn der Ankerstrom einen vorbestimmten Wert überschreitet, vorzugsweise sechsmal größer ist als der Nennankerstrom. Wenn der Ankerstrom kleiner als der gewählte Pegel ist. so befindet sich die Ausgangsspannung des Vergleichers 52 auf dem negativsten Pegel. Wenn der Strom einen gewählten Pegel übersteigt, so befindet sich die Ausgangsspannung auf ihrem positivsten Pegel.

Eine dem Einschaltverhältnis proportionale Spannung wird von einer nicht gezeigten Regelschaltung mit einem vereinfacht als Leitung dargestellten zweiten Fühler 64 zugeführt. Die Größe der Widerstände 40 und 42 ist so gewählt, daß sich der invertierende Eingang auf einem Spannungspegel befindet, der kleiner ist als derjenige des nicht invertierenden Eingangs (der von der Größe der Widerstände 44 und 46 bestimmt wird), wenn das Einschaltverhältnis bzw. die Klemmenspannung kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, vorzugsweise 25%. Wenn das Einschaltverhältnis kleiner als der gewählte Wert ist, so bePndet sich die Ausgangsspannung des Vergleichers 54 auf ihrem positivsten Wert anderenfalls bleibt sie auf ihrem negativsten Wert

Ein Widerstand 60" ist zwischen der positiver Hauptleitung und einem Ausgang 62 vorgesehen, mil der die Anode einer Diode 56 verbunden ist Derer Kathode ist mit dem Ausgang des Vergleichers 52 verbunden. Eine zweite Diode 58 ist an ihrer Anode mit dem Ausgang 62 und an ihrer Kathode mit den-

Ausgang des Vcrglcichcrs 54 verbunden, lsi der Ankerstrom kleiner als ein vorbestimmter Wen (vorzugsweise das Sechsfache des Nennmotorstroms) oder wenn das Einschaltverhältnis größer ist als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 25%), so ist die Ausgangsgröße einer der beiden Vcrgleicher negativ und die Spannung am Ausgangsanschluß 62 ist negativ. Wenn d«, Ankerstrom größer als der vorbestimmic Wert ist und wenn das Einschaltverhältnis kleiner als dessen vorbestimmter Wert ist, so ist die Ausgangsspantiung beider Vergleicher jetzt auf einem positiven Pegel, wodurch die Spannung am Ausgang 62 ebenfalls positiv wird, so daß angezeigt wird, daß der Motor im Bremsbetrieb läuft.

I i g. 5 zeigt in scher, mischer Form eine vollständige Schaltung zur Steuerung bzw. Regelung eines Antriebssystems für einen (ilcichstroitircihcnschluOmotor unter Verwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Hriindung. Der i.cisdiiigskrci.s mit der Batterie, tier Feldwicklung 14. dem Anker 12. dem Leistungsschalter 18. der Bremsdiode 16. der Frcilaufdiodc 20 und dem Meßwidersiand 22 winde bereits vorstehend beschrieben.

Die Verstärkerschaltung 24 verwendet einen Operationsverstärker 76. der als ein Differentialverstärker in bekannter Art und Weise geschaltet ist, wie dies bereits bezüglich des Vergleichen 32 beschrieben wurde. Der invertierende [iingang des Verstärkers 76 ist mit dem Mittcliinschluß von Widerständen 66 und 72 verbunden, die eine Scrienschaltung zwischen einem ersten Ausgang des als ein erster Fühler arbeitenden Meßwidersiand 22 und der negativen Hauptleitung bilden. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers 76 ist mil dem Knotenpunkt zwischen Widerständen 68 und 70 verbunden, die /wischen dem zweiten Anschluß des Stromwandlcrs 22 und der negativen Hauptleitung in Reihe geschähet sind. Ein die Verstärkung steuernder Widerstand 74 ist zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgangsanschluß des Verstärkers 76 geschaltet. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 24 ist somit eine Spannung, die mi! der am Meßwiderstand 22 entwickelten Spannung über cmc Proportionalitätskonstantc in Beziehung steht

Ein Potentiometer 116 befindet sich zwischen der für das S-. stern gemeinsamen Hauptleitung und der negativen Hauptleitung. Das Potentiometer dient zur Steuerung durch eine Bedienungsperson. Bei einem elektrischen Fahrzeug ist das Potentiometer mechanisch mit dem Fahrpedal verbunden. Die Stellung des Schleifers liefert eine Referenzspannung bezüglich der gemeinsamen Hauptleitung, die als Eingang zur steuerbaren Beschleunigiingsschaltung 114 dient. Diese Beschleunigungsschaltung dient dazu, die Anstiegsgeschwindigkeit des Motordrehmoments zu begrenzen, so daß die Räder nicht durchdrehen können. Der Schleifer des Potentiometers 116 ist mit einem Ende eines Widerstandes 104 verbunden Das andere Ende des Widerstandes ist mit einem Kondensator 112 verbunden. Eine Diode 105 liegt im Nebenanschluß zum Widerstand 104. Der Kondensator 112 ist der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 110 parallel geschaltet, dessen Kollektor mit der gemeinsamen Leitung bzw. mit Masse verbunden ist und dessen Emitter mit dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 104 und dem Kondensator 112 in Verbindung steht. Die Basis des Transistors IiO ist über einen Widerstand 108 mit einer Spannung verbunden, die dazu dient, die steuerbare Beschleunigungsschaltung 114 zurückzustellen. Wird eine positive Spannung an die Basis des Transistors 110 über den Widerstand 108 angelegt, so wird der Transistor diirchgeschaltct und die Spannung am Kondensator 112 wird null. Der Ausgiingswidersiand 106 ist mit seinem einen Ende mit dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 104 und dem Kondensator 112 verbunden, und sein anderes Ende dient als Ausgang der Bcschlcunigungsschallung 114.

ίο Ein der Spannung am Kondensator 112 proportionaler Nimm wird von der Beschleunigungsschalttm« 114 an die Summierstelle des Operationsverstärkers 124 einer Verstärkerschaltung 126 gegeben. Ein Widerstand 122 liegt zwischen dem invertierenden Eingang oder der

ι-, .Summierstelle und dem Ausgang des Verstärkers 124 und kehrt den Eingangsstrom in eine proportionale Ausgangsspannung um. Diese Spannung wird einer Steuerschaltung 128 zugeführt, die vorzugsweise einen Oszillator und eine kommulierungsschaitung zum

»ii Betätigen des Lcistungsschalters 18 enthält. Der Oszillator steuert die Einschalt-Stcuerimpulsc zeitlich derart, daß das Einschaltvcrhältnis des Leistungsschalters eine lineare Funktion der Eingangsspannung des Oszillators ist. Dann ist die Ausgangsspannung des

i-, Vcrsiärkers 124 direkt proportional zu der am Motor anliegenden Spannung.

Somit ist die Motorklemmenspannung eine Funktion der Größe des Stroms, der aus der Summicrstelle (invertierender Eingang) des Operationsverstärkers 124

κ, fließt. Dessen nicht invertierender Eingang ist mit der gemeinsamen Leitung (Schaltungsnull) verbunden.

In der Summierstelle des Verstärkers 124 gibt es drei Stromquellen: Den Ausgangsstrom der steuerbaren Beschleunigungsschaltung 114, die Ausgangsgröße der

r, Strombegrenzungsschaltung 96, die weiter unten näher erläutert wird, und einen Eingangsstrom von einer lusticrschaltung 117 für das Kriechen. Diese Justierschaltung 117 liefert einen Bezugsstrom, der proportional dem gewünschten Drehmoment bei nicht betätigtem

4(i Fahrpedal ist. Das Eingangssignal wird einer Serienschaltung zugeführt, die aus einem Widerstand 118 und einem Potentiometer 120 besteht, das eingestellt werden kann, um den gewünschten Stromwert zu liefern.

4", Falls kein S'rombegrenzungssignal auftritt, wird die Motorspannung durch die Spannungen bestimmt, die von der lustierschaltung und dem Potentiometer 116 des Fahrpedals geliefert werden.

Die Strombegrenzungsschaltung 96 hat keine Wir-

■50 kung auf die angelegte Motorklemmenspannung, bis der Ankerstrom einen vorbestimmten Maximalwert erreicht hat. Die Ausgangsspannung der Stromverstärkerschalti'.ng 24 wird über einen Widerstand 78 an den nicht invertierenden Anschluß eines Vergleichers 82 gegeben.

Der invertierende Anschluß des Vergleichers ist mit dem Schleifer eines Potentiometers 88 verbunden, dessen eines Ende mit der positiven Hauptleitung verbunden ist Das andere Ende ist mit der negativen Hauptleitung über einen Widerstand 92 verbunden. Das eine Ende der Serienschaltung des Widerstandes 90 und des Potentiometers 94 ist mit dem Knotenpunkt zwischen dem Potentiometer 88 und dem Widerstand 92 verbunden. An das andere Ende der Serienschaltung ist eine Spannung angelegt, um den Strombegrenzungs-

(,5 wert beim Bremsen zu erhöhen, wie dies noch näher erläutert wird. Ein die Verstärkung steuernder Widerstand 80 verbindet den nicht invertierenden Eingang mit dem Ausgang des Vergleichen 82. Der Ausgang des

Vergleichen 82 ist über eine Diode 84 und einen Widersland 86 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 124 verbunden. Wenn der Arikcrsirom kleiner als der vorbestimmte Begrcn/iingswert ist. so isi die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 24 kleiner als die Spannung am Schleifer des Potentiometers 88. Der Vergleicher 82 erzeugi dann eine negative Atisgangsspa.inung, die die Diode 84 in umgekehrter Richtung vorspannt. Sie hat also keine Wirkung auf den Eingangsstrom der Verstärkerschaltung 126. Wenn der Ankerstrom den vorbestimmten Wert überschreitet, so übersteigt die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 24 die am Schleifer des Potentiometers 88 eingestellte Spannung, und die Ausgangssparnung des Vergleichers 82 schaltet auf einen positiven Wert. Weil die Diode 84 jetzt positiv bzw. vorwärts vorgespannt ist. wird ein positiver Strom an den Verstärker 124 geliefert, wodurch dessen Ausgangsspannung verringert und eine

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schalters 18 herbeigeführt wird, wodurch wiederum der Ankerstrom verkleinert wird.

Beim Bremsen müssen zwei Funktionen erfüllt sein: Erstens muß der Rückstcllanschluß der Beschleunigungsschaltung 114 vorgespannt sein, um den Transistor 110 durchzuschalten, damit der Kondensator 112 überbrückt wird, wodurch der Einfluß der F'ahrpcdalstcllung auf das Bremsmoment aufgehoben wird; zweitens muß die Strombegrenzungsschaltung % so einjustiert sein, daß ein vorbestimmtes Anwachsen in der Bezugsspannung erzeugt wird, so daß ein adäquates BreinsmomeiH zur Verfügung steht. Diese beiden Funktionen weiden von der Bremsabtastschaltung 100 erfüllt, die den gleichen Aufbau aufweist wie das bevorzugte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und zusätzlich einen Kondensator 102 und eine Diode 98 enthält. Der Kondensator 102 ist dem Widerstand 28 parallel geschaltet, um Spannungsschwankungen auszufiltern. die aus Wclligkeilen im Ankerstrom resultieren. Die Diode 98 ist mit dem Ausgang des Vergleichcrs 32 verbunden, wobei ihr Kathodenanschluß als Ausgang für die Bremsabtastschaltung 100 dient. Die ankerstrom proportionale Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 24 wird auch in diesem Alisführungsbeispiel dem nicht invertierenden Eingang des Vergleichcrs 32 zugeführt, während dessen invertierendem Eingang ein dem Einschaltzcitverhälinis und somit der Klemmenspannung entsprcche.ides Signal vom Ausgang des Verstärkers 124 über den vereinfacht als Leitung d:if^aCS'.c!!'.Cn /^C'tcn liihlpr K) /iiirpfiihrl wirrl Wip in Verbindung mit F'i g. 3 bereits erläutert, ist die Ausgangsgröße des Vergleichcrs 32 nur dann positiv, wenn der Motor im Bremsbetrieb läuft. Die positive Ausgangsspannung, die durch die Abtastschaltung 100 erzeugt wird, liefert ein Betätigungssignal an den zum Zurückstellen dienenden Anschluß der Bcschlcunigungsschaltung 114 und vergrößert auch den von der Strombegrenzungsschaltung % erlaubten Maximalstrom auf einen Wert, der durch die Einstellung des Potentiometers 94 bestimmt ist.

Hierzu 3 Watt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bremsabtastschaltung für eine Zeitverhältnisregelung zum Steuern eines umschaltbaren Gleichstromreihenschlußmotors, zu dessen Anker eine Bremsdiode mit der gleichen Durchlaßrichtung parallel geschaltet ist wie die dem Anker und der Feldwicklung zusammen parallelgeschaltete Freilaufdiode, wobei das Zeitverhältnis des Impulsgenerators in Abhängigkeit einer dem Motorstrom proportionalen Spannung über einen im Zweig der Ankerwicklung eingeschalteten Meßwiderstand verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die ankerstromproportionale Spannung zusammen mit der Klemmenspannung des Motors einem Vergleicher (32, 34) zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße die Zeitverhältnisregelung .dann beeinflußt, wenn diese Spannungen eine vorbestinimte Beziehung zueinander erreichen.

2. Bremsabtastschaltung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Vergleichers (32,34) die mittlere Durchschaltung der Zeitverhältnisregelung zum Senken der an den Motor angelegten Klemmenspannung verkürzt.

3. Bremsabtastschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverhältnisregelung einen steuerbaren Siliziumgleichrichter (18) umfaßt.

4. Bremsabtastschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverhältnisregelung einen spannungsgesteuerten Oszillator (128) umfaßt.

5. Bremsabtastschahupg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eini Strombegrenzungsschaltung (96) das ankerstromproportionale Signal mit einem Bezugssignal vergleicht und ein Strombegrenzungssignal abgibt, wenn das ankerstromproportionale Signal das Bezugssignal übersteigt, und daß eine Schaltungsanordnung (126) auf das¹ Strombegrenzungssignal oder das Bremssignal der Bremsabtastschaltung (100) anspricht zur Begrenzung der Motorklemmenspannung.

6. Bremsabtastschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Strombegrenzungsschaltung (96) und mit der Bremsabtastschaltung (100) eine steuerbare Beschleunigungsschaltung (1 14) verbunden ist, die den effektiven Wert des Bezugssignals der Strombegrenzungsschaltung (96) ändert, wenn die Motorklemmenspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

7. Bremsabtas!schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungs-Bezugssignal bei Auftreten eines Bremssignals von einem ersten, niedrigeren Wert zu einem zweiten, höheren Wert wechselt.