DE2431341A1

DE2431341A1 - Steuerschaltung fuer elektrisch angetriebenes fahrzeug

Info

Publication number: DE2431341A1
Application number: DE2431341A
Authority: DE
Inventors: Maurice James Wright
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1973-06-30
Filing date: 1974-06-29
Publication date: 1975-01-16
Also published as: ZA743803B; SE7408224L; IN143600B; GB1480053A; AU7027774A; FR2235020A1; DK348974A; JPS579281B2; IT1016228B; FR2235020B1; BE817080A; US3944899A; JPS5037124A; NL7408240A; SE402247B

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALT S BÜRO 4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER

Joseph Lucas (Industries) Limited

Well Street

GB-Birmingham 27. Juni 1974

Steuerschaltung für elektrisch angetriebenes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.

Eine Schaltung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs, ein Beschleunigungspedal, das beim Niederdrücken für ein Regulieren des Ankerstroms des Motors sorgt, ein Bremspedal, das· beim Niederdrücken für ein elektrisches Bremsen des Fahrzeugs sorgt, und Mittel zur Verhinderung eines elektrischen Bremsens durch das Bremspedal bis zum Überschreiten eines Sollwerts durch die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Vorzugsweise sind Mittel zum Aufrechterhalten des elektrischen Bremsens vorgesehen, nachdem es einmal begonnen hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den Sollwert absinkt. Diese letzteren Mitta. können beispielsweise das elektrische Bremsen aufrechterhalten, bis der Ankerstrom auf eine Sollstärke absinkt.

In einer Anordnung verhindert ein Niederdrücken des Beschleunigungspedals eine elektrische Bremsung.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den ZeichR-nungen sind:

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Wa/Ti - - 2 -

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Pig. 1 "bis 5 Schaltbilder einer Steuerschaltung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wobei verschiedene Verbindungen für

die Schaltung gezeigt sind,
Fig. 4 eine Darstellung einer Anordnung für Schütze zur Erzeugung

der Verbindungen, die in Fig. 1 bis 3 gezeigt sind, und Fig. 5 und 6 Schaltbilder der alternativen Steueranordnungen, die in Verbindung mit Fig. 1 bis 4 gezeigt sind.

In der in Fig. 1 gezeigten Schaltung sind eine positive und eine negative Stromleitung 11 bzw. 12 vorgesehen, die durch Kontakte 10 mit der Antriebsbatterie 15 des Fahrzeugs verbunden sind. Beispielsweise hat die Batterie 15 eine Spannung von mehr als 200 Volt. Hit der Leitung 11 ist ein Ende 14 des Ankers eines reihengewickelten Antriebsmotors 15 verbunden, und das andere Ende 16 des Ankers ist mit der Leitung 12 über eine Reihenschaltung verbunden, zu der eine Strommeßeinrichtung 18, die Feldwicklung 17 des tiotors 15 und der Anoden-Kathodenweg eines Thyristors 19 gehören. Die Reihenschaltung aus dem Anker, der Einrichtung 18 und der Wicklung 17 ist zu einer Freilaufdiode 21 parallelgeechaltet, und die Verbindung zwischen der Wicklung 17 und dem Thyristor 19 ist mit der Anode eines Thyristors 22 verbunden, dessen Kathode mit der Leitung 12 über einen Kondensator 25 verbnnden ist. Zum Kondensator 25 ist ein Induktor 25 und der Anoden-Kathodenweg eines ThyristoTS in Reihe parallelgeschaltet. Die Thyristoren 19 und 24 sind mit ihren Toren über Widerstände 28 bzw. 29 mit einem Ausgangsanschluß einer Regeleinheit 26 verbunden, und die Einheit 26 hat einen zweiten Ausgangsanschluß, der über einen Widerstand 27 mit dem Tor des Thyristors 22 verbunden ist.

Fig. 1 zeigt die Schaltungsverbindungen dann, wenn das Fahrzeug in Richtung nach vorn angetrieben wird. Das Beschleunigungspedal des Fahrzeugs betätigt ein Potentiometer, das einen Ausgang erzeugt, welcher die Sollstromstärke Um Motor darstellt. Dieses Ausgangssignal wird in zwei Signale umgewandelt, die eine obere Stromstärke und eine untere Stromstärke wiedergeben, und diese beiden bignale werden von

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der Hegeleinheit 26 erfaßt, die auch ein Signal von der Einrichtung 13 erhält, wenn der iLtromfluß im Motor den oberen V/ert erreicht, wird der Thyristor 1>' ausgeschaltet, und wenn der Stromfluß auf die untere Stärke abfällt, wird der Thyristor 19 wieder eingeschaltet. Die Arbeitsweise der Schaltung zur ftbteuerung des Thyristors 19 läßt sich am besten dadurch erklären, daß man an einem Punkt im Arbeitsspiel anfängt, wenn die Thyristoren 19 und 24 ausgeschaltet sind und der Thyristor 22 leitet und den Kondensator 25 lädt. Wenn der Kondensator 25 geladen wird, verringert sich der Stromfluß durch den Thyristor 22 auf Null, und deshalb schaltet sich der Thyristor 22 aus. Da der Thyristor 19 nicht leitet, nimmt der Stromfluß in der Einrichtung 18 ab, und wenn der Strom die untere Stärke erreicht, erzeugt die Einheit 26 einen Ausgang, um den Thyristor 19 und den Thyristor 24 »abzuschalten. Ein Leiten des.. Thyristors 24 bewirkt eine Umkehrung der Ladung am Kondensator 23, und danach schaltet sich der Thyristor 24 aus. Der Kondensator 23 wird nun so geladen, daß dessen untere Platte positiv und dessen obere Platte negativ sind. Ein Leiten des Thyristors 19 bewirkt eine Verstärkung des Stroms im Anker 15 und in der Wicklung.17, und der in der Einrichtung 18 fließende Strom nimmt nun zu, bis er die obere Stärke erreicht. Wenn diese obere Stärke erreicht ist, erzeugt die Hegeleinheit 26 einen Ausgang, um den Thyristor 22 einzuschalten, was ein Entladen des Kondensators ermöglicht, was zur Folge hat, daß sich der Thyristor 19 ausschaltet. Der Kondensator 23 lädt sich nun wieder durch den Thyristor 22 auf, und-das Arbeitsspiel wiederholt sich.

In der Anordnung, die hier beschrieben wird, iet es auch möglich, den Motor dazu benutzen, das Fahrzeug elektrisch abzubremsen, und auch den Motor dazu zu verwenden, das Fahzraug rückwärts fahren zu lassen. In Fig. 1 sind die verschiedenen Scliützanordnungen nicht gezeigt, die für diesen Zweck verwendet werden, in Fig. 2 und 3 sind aber die Schaltkreisverbindungen gezeigt, wenn ich diese Schütze in der entsprechenden Position befinden. Fig. 2 zeigt also die Anordnung, wenn das Fahrzeug rückwärts fahren soll. Die Schaltungsverbindungen sind die

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gleichen wie in Fig. 1, außer daß das Ende 16 des Motors 15 nun mit der Leitung 11 über die Einrichtung 18 verbunden ist und das andere Ende 14 mit der Wicklung 17 verbunden ist. Die Arbeitsweise ist genau die gleiche wie in Pig. 1, außer daß der Motor in entgegengesetzte Richtung läuft.

Fig. 3 zeigt die Schaltungsverbindungen dann, wenn der Motor zum elektrischen Abgbremeen des Fahrzeugs verwendet wird. Das Ende 14 des Kotors ist mit der Wicklung 17 wie in Fig. 2 verbunden, das Ende 16 ist hier aber mit der Leitung 12 über die Einrichtung 18 und eine zusätzliche Diode 30 in Reihe verbunden. Wenn der Motor dazu verwendet wird, das Fahrzeug abzubremsen, wird das vom Beschleunigungspedal betätigte Potentiometer außer Funktion gesetzt, jedoch wird ein anderes Potentiometer vom Bremspedal betätigt, und dadurch wird zur Einheit 26 dn Signa,! in genau der gleichen Weise wie das Potentiometer geliefert, das vom Besehleunigungspedal betätigt wird. Der Strom im Kotoranker wird also in der gleichen Weise geregelt, wie das im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist. In diesem Falle jedoch wirkt der Kotor 15 als ein Generator und lädt die Batterie über die Dioden 21 und JO.

Es gibt verschiedene Schützanordnungen, die verwendet werden können, um die in Fig. 1 bis 5 gezeigten Anordnungen entstehen zu lassen, jedoch ist eine mögliche ■"nordnung in Fig. 4 gezeigt. Die Grundsteuerungen des Fahrzeugs sind das Beschleunigungspedal, das beim Hiederdrükken ein Potentiometer betätigt, wie das vorstehend erläutert worden ist, das Bremspedal, das ein anderes Potentiometer betätigt und das ebenfalls für ein normales hydraulisches Bremsen des Fahrzeugs sorgt, und ein Wahlschalter, der eine mittlere Ausschaltposition hat, jedoch auch in entgegengesetzte Richtungen aus der Ausschaltposition bewegbar ist, um ein Torwarts- oder Rückwärtsfahren des Fahrzeugs zu wählen. In Fig. 4 sind drei Schützbetätigungsvorrichtungen F, R, B gezeigt. Wenn sich der Wahlschalter in der Vorwärtsposition befindet und das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, wird die Vorrichtung F erregt und betätigt »»«leinen Kontakt F1, der normalerweise die in der Zeichnung dargestellte Position einnimmt, jedoch im erregten Zustand der

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Vorrichtung F in seine Alternativposition wandert, in der er die Schaltung in der in Fig. 1 gezeigten Weise verbindet. Wenn andererseits der Wahlschalter in seine Rückwärtsposition bewegt wird und das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, wird die Vorrichtung R erregt, und ein Eontakt H1 wird aus der dargestellten Position in seine Alternativposition bewegt, und an diesem Punkt befindet sich die Schaltung in der in Fig. 2 gezeigten Form.

Wenn der Wahlschalter sich in seiner Vorwärtsposition befindet, jedoch das Bremspedal niedergedrückt wird, wird für ein normales hydraulisches Bremsen gesorgt, darüber hinaus ist jedoch die Vorrichtung B erregt, um den Kontakt 31 zu öffnen. Die Kontakte F1 und R1 befinden sich in den gezeigten Positionen, und damit ist ersichtlich, daß die Schaltung nun die in Fig. 3 gezeigte Form hat, so daß für ein elektrisches Bremsen gesorgt wird, wie das vorstehend erläutert worden ist.

Obgleich sich die in Fig. 1 bis 4 gezeigten Anrodnungen auf einen Reihenmotor beziehen, können sie auch für Shunt- und Verbundmotoren eingesetzt werden. In diesem Falle regeln die beschriebenen Anordnungen den Ankerstrom.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 weist das Fahrzeug neben der Antreibsbatterie eine 24-Volt-Batterie 31 auf, die Strom für eine positive und eine negative Stromleitung J>2, 33 liefert. Der Wahlschalter, auf den vorstehend bezug genommen worden ist, ist bei 34 gezeigt, und er ist aus seiner mittleren Ausschaltposition in eine Vorwärtsposition, in der er eine Relaiswicklung 35 erregt, oder in eine Rückwärtsposition bewegbar, in der er eine Relaiswicklung J>6 erregt. Die Wicklungen und 36 dienen im erregten Zusatand dazu, normalerweise geöffnete Kontakte 35a bzw. 36a zu schließen, und es können die verschiedensten Steuer- und Sicherheitsanordnungen zwischen den Wicklungen 35» 36 und den Kontakten 35a und 36a vorgesehen sein. Für die Zwecke des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann jedoch angenommen werden, daß ein Erregen

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einer der Wicklungen 55, 36 im Endeffekt den entsprechenden Kontakt 35a oder 36a schließt.

Der Kontakt 35a ist in einer Reihenschaltung zwischen die Leitungen 35 und 32 geschaltet, zu der ein Schalter 37» ^ein Kontakt B2 und eine Eelaiswicklung 38 gehören. Der Kontakt 35a ist ferner in einen Stromkreis zwischen die Leitungen 33 > 3² geschaltet, zu dem ein behälter 39» ein Schalter 4I» ein Kontakt F2 und eine Relaiswicklung 42 gehören. Die Relaiswicklung 38 schließt im erregten Zustand einen normalerweise geöffneten Kontakt 38a, der in Reihe mit der in Pig. 4 gezeigten Verrichtung zwischen die Leitungen 52 und 33 geschaltet ist, und die Relaiswicklung 42 dient im erregten Zustand zum Schließen zweier Kontakte 42a und 42b, wobei der Kontakt 42a in Reihe mit der Vorrichtung B zwischen die Leitungen 32, 33 geschaltet ist. Der Kontakt 342b ist in Reihe mit einem Schalter 43 zwischen die Verbindung zwischen der V.icklung 42 und dem Kontakt f2 und die Leitung 33 geschaltet. Ferner ist der Kontakt 36a im geschlossenen Zustand zum Schließen eines Stromkreises zwischen den Leitungen 33 > 32 über die Vorrichtung R vorgesehen.

Die Schalter 37 tincL 39 sind normalerweise geöffnete Schalter, die vom Besehleunigungs- bzw. Bremspedal des Fahrzeugs gestueert werden, und sie schließen sich, wenn das Beschleunigungspedal und das Bremspedal jeweils niedergedrückt werden. Die Kontakte B2 und F2 werden geöffnet, wenn die Vorrichtungen B bzw. P erregt sind, und der Schalter 4I spricht auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs an und wird immer dann geschlossen, wenn die Pahrzeuggeschwiindigkeit einen Sollwert überschreitet, beispielsweise 6,4 lajfa. Der Schalter 43 spricht auf den Strom an, der im Motoranker fließt, und er wird immer dann geschlossen, wenn der Strom einen unteren Sollwert überschreitet, beispielsweise 50 Ampere.

Wenn angenommen wird, daß der Schalter 34 i*i die Vorwärtsposition bewegt wird, schließt sich der Kontakt 35a· Wenn das Beschleunigungspedal nun niedergedrückt wird, schließt sich der Schalter 37» um die Relaiswicklung 38 zu erregen und den Kontakt 38a zu schließen, so daß

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die Vorrichtung F erregt wird. Der Kontakt F2 öffnet sich, um ein Erregen der Relaiswicklung i[2 zu verhindern. Wenn der Schalter 34 in die Rückwärtsposition "bewegt wird, wird die Relaiswickiung 36 erregt, und die Vorrichtung R wird erregt, so daß das Fahrzeug in Richtung rückwärts angetrieben wird.

Wenn der Schalter 34 sich in der Vorwärtsposition befindet, und wenn der Fahrer seinen Fuß vom Beschleunigungspedal wegnimmt und seinen Fuß auf das Bremspedal setzt, öffnet sich der Schalter 37» um die Wicklung 38 ^zu entregen und damit die Vorrichtung F zu entregen, und damit schließt sich der Schalter 39. Ein Entregen der Vorrichtung F bewirkt ein Schließen des Kontakts F2, und damit wird, vorausgesetztm, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit mehr als 6,4 km/h beträgt, so daß der Schalter 4I geschlossen ist, die, Relaiswicklung 42 erregt, um den Kontakt 42a zu schließen und die Vorrichtung B zu erregen. "Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht mehr als 6,4 km/h beträgt, ist der Schalter 4I geöffnet, und ein elektrisches Bremsen erfolgt nicht.

Wenn die Vorrichtung B einmal erregt worden ist, um für ein elektrisches Bremsen zu sorgen, wird unter der Annahme, daß der Ankerstrom mehr als 30 Ampere stark ist, die Wicklung 42 durch Strom eingeschaltet gehalten, der durch den Schalter 43 und- den Kontakt 42b vflei*ßt. Mit geringer werdender Geschwindigkeit, selbst dann, wenn die Geschwindigkeit unter 6,4 km/h absinkt, so daß sich der Schalter 4I öffnet, bleibt ein elektrisches Bremsen immer noch aufrechterhalten, bis der Ankerstrom unter 30 Ampere absinkt, und wenn das geschieht, öffnet sich der Schalter 43 > um die Wicklung 42 zu entregen.

Wenn der Fahrer sowohl das Beschleunigungspedal als auch das Bremspedal bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit niederdrückt, erfolgt kein elektrisches Bremsen, weil der Schalter 4I geöffnet ist.

Gemäß der Darstellung in Fig. 6 liefern die Schalter 37, 39 und §41 drei Eingänge zu einer TOD-Torschaltung 53, die eine Wicklung 52 erregt, wenn sie alle drei Eingänge erhält. Die Wicklung 52 steuert

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einen Schalter 51, der normalerweise die gezeigte Position einnimmt, in der er einen Stromkreis zur Wicklung 58 schließt, wenn der Schalter 35a geschlossen ist. Wenn deie UED-Torschaltung jedoch in Punktion tritt, wird der Schalter 51 in seine Alternativposition bewegt, in der er die Wicklung 42 erregt, wenn der Kontakt 35a geschlossen ist. 2u beachten ist in diesem Ausführungsbeispiel, daß der Behälter 37 normalerweise geschlossen ist.

wenn sich in diesem Ausführungsbeispiel der Schalter 54 in seiner Vorwärtsposition befindet, kann die Vorrichtung B nur erregt werden, wenn drei Bedingungen erfüllt sind. Das Beschleunigungspedal muß freigelassen sein, so daß der Schalter 57 geschlossen ist. Bas Bremspedal muß niedergedrückt sein, so daß der Schalter 39 geschlossen ist, und die l'ahrzeuggeschwindigkeit muß mehr als 6,4 km/h betragen, so daß der Schalter 41 geschlossen ist. mir wenn diese drei Bedingungen erfüllt sind, wird der Schalter 51 in seine Alternativposition bewegt, um die Wicklung 42 zu erregen. Fachdeiu die Wicklung 42 einmal erregt worden ist, bleibt sie über den Schalter 45 wie in Fig. 5 erregt.

Es versteht sich, daß bei Verwendung der in Fig. 6 gezeigten Anordnung nach dem Beginnen des elektrischen Bremsens dieses fortgesetzt wird, bis der Ankerstrom auf 30 Ampere absinkt, wie in Fig. 5· In Fig. 6 jedoch ist es dann, wenn irgendwann einmal das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, während die Vorrichtung B nicht erregt ist, nicht möglich, daß die Vorrichtung B erregt wird, bis das Beschleunigungspedal freigelassen worden ist, und natürlich das Bremspedal niedergedrückt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit mehr als 6,4 km/h beträgt. Es versteht sich, daß in Fig. 5 die Vorrichtungen F und B entregt sind, wenn kein Pedal niedergedrückt ist. In Fig. 6 ist die Vorrichtung P erregt, wenn kein Pedal niedergedrückt ist, so daß das S'eystem in einem Vorwärtsfahrzustand aufgrechtgehalten wird, so daß dann, wenn das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, der Stromkreis schnell wirkt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft bei geringen Geschwindigkeiten, beispielsweise unter 6,4 km/h, weil die Schütze sich nicht ständig öffnen

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und schließen müssen, während das Beschleunigungspedal und das Bremspedal niedergedrückt und freigelassen werden.

Sowhhl in Pig. 5 als auch in Fig. 6 kann das Seiais 38 einen Haltekontakt haben, der für ein Halten durch den Kontakt 43 über 30 Ampere sorgt.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Steuerschaltung für ein elektrische angetriebes Fahrzeug, gekennzeichnet durch einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs, ein Beschleunigungspedal, das beim Niederdrücken für ein Regulieren des Ankerstroms «.dee Motors sorgt, ein Bremspedal, das beim Niederdrücken für ein elektrisches Bremsen des Fahrzeugs sorgt, und Mittel zur Verhinderung eines elektrischen Breinsens durch das Bremspedal bis zum Überschreiten eines Sollwerts durch die Fahrzeuggeschwindigkeit.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Aufrechterhalten des elektrischen Bremsens vorgesehen sind, nachdem es einmal begonnen hat, wenn die iahrzeuggeschwindigkeit unter den Sollwert absinkt.

J. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufrechterhalten des elektrischen Bremsens in Wirkung bleiben, bis der Ankerstrom auf eine Sollstärke absinkt.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet , daß ein Niederdrücken des Beschleunigungspedals die Möglichkeit eines elektrischen Bremsans unterbindet.

5· Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis A» gekennzeich net durch Mittel, die dann, wenn keines der Pedale niedergedrückt ist, für ein Verhalten der Schaltung sorgen, als ob das Be-. schleunigungBpedal niedergedrückt ist.

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