DE2608356A1

DE2608356A1 - Steuerschaltung fuer elektrisch betriebenes fahrzeug

Info

Publication number: DE2608356A1
Application number: DE19762608356
Authority: DE
Inventors: John Frank Joyes
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1976-03-01
Publication date: 1976-09-09
Also published as: IT1056197B; GB1545201A; AU507616B2; AU1148576A; US4066939A; FR2302207A1; FR2302207B1; JPS51109608A

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANNSTR 97

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

jiucas Industries Iiciit

Great King Gtrest

G3-Birmingham 27. !"ebrucr Λ Jl ο

,steuerschaltung für elektrisch betrit-benec !.'ahrseug

Die ""^:riin'iung bstriflt eine Steuerschaltung f'ir ein elektrisch bc— triebesnes fahrzeug mit PLeihenieldglexchstro/.notoren, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche ^:teuerschaitung in zweeknäßiger Pom voraussheii.

Sine Steuerschaltung gemäß der ""'rfinciting ist gekennzeichnet durch zixie ^rj?b.-.ristorrstronsteuerschaltung zur Steuerung des GtromdurchgengR church den iinker und die ieldvicklung des Fotorn in Heihe, Schaltervorriclitungan zur Steuerung der !Lichtung des J trorr» durchhang ε uurch den I^Totor 1 ein./ Schaltersteuerschai c-ung zur Ltouerung der Cclial fcervorrichtungen., iinkerstroru.ierr.ittcl ^ur Verhinderung einer P.etätigun."-der Ccht.ltervorrichtungen dr,nn, -.renn der Inlcei strom einen Collvert ilberschrei tot, und c-ine die Telduicklung erregende _;Jchaltiing, die zu?:· Lieferung· von ^eldctroH bst".tigbar ist, venn ein regoncrr/bives Bremsen crforde;?lich ist und der Ankerstron unter dem Collwert liegt.

Dia Erfindung ist nachstehend an Hand der 3eichnung«n n",her erläutert. In den Zeichnungen sind;

i'ig. 1 ein Schaltbild, einen lOtorsteuerkreisea, der einen [i?iil einer steuerschaltung gerüäj?- de:? "rfindung bildet, und

609837/0340

BAD ORiGJNAl.

Ί'ϊβ. 2, 3 UE-U- '■■ Schaltbilder von and er on Teilen der Steuer sehe,! tung.

G-saäi3 ü?ig. 1 benutzt die Motorsteuerung eine Hochspannungsbatterie 10, von der entgegengesetzte Pole mit einer positiven bzw. negs,tiven Stromleitung 11, 12 über -lauptleiEtun^skcntakte 15, 14 verbunden sind, die gekoppelt sind.

Ein llotor ist mit einer Seite seine-, Ankers 15 über einen vorwärts 1 rufenden Kontakt 16 mit der Stronlaiturig 11 und mit der anderen Seite oeines Ankern jaübsr- einen rückwürtn laufenden Eontak!; 17 mit der fjtronleitung 11 verbunden. Sura Kontakt 16 ist eine Diode 18 parallelgeschaltet, deren Kathode mit dar Stromleitung 11 verbunden ist, und zum Eontakt 17 ist eine Diods 19 parallel^·schaltet, deren Kathode mit der Stromleitung 11 verbunden ist. Zwei gekoppelte Kontakte 20, 21, die unabhängig von den Eontakten 16, 17 betätigbar sind, sind zur Steuerung der Verbindung des Ankers 15 in Soihe mit einen Induktor 22, der Feldwicklung 25 des Motors, einem Thyristor 2/. und einer Sicherung: 25 mit der Stromleitung 12 vorgesehen. Der Kontakt 20 verbindet eine Seite des Ankers mit dem Induktor 22, und der Eontakt 21 verbindet die andere Seite des Ankers mit dem Induktor 22, wobei der Eontakt 2C offen ic-t, wenn der Eontakt 21 geschlossen ist und umgekehrt, ^ine Diode 26 verbindet die Anode der Diode 18 mit der Stromlek-itung 12, und eine Diode 27 verbindet die Anode der Diode 19 über eine Sicherung 28 mit der Stromleitung 12. Jede Diode 26, 27 ist nit ihrer Kathode mit der Anode der entsprechenden Diode 13, 19 verbunden. Tine weitere Diode 2y verbindet die Kontakte 20, 21 mit der Stromleitung 12, und die Diode 29 ist mit ihrer Anode mit der Stromleitung 12 verbunden.

Der Thyristor 24 ist mit seiner Anode mit der Feldwicklung 2J und mit seiner Kathode mit der Sicherung 25 verbunden. BZum Thyristor 24 ist eine Reihenschaltung parallelgeschaltet, bestehend aus einem Widerstand 30 und einem Kondensator J1. Sin zweiter Thyristor 52 ist mit seiner Anode mit der Anode des Thyristors 24 und mit seiner Kathode über eine Sicherung 55» einen Induktor 54 mit sättigbarem Zevn und einen Kondensator in Heihe 55 esait der Stromleitung 12 verbunden. Zum Kondensator 55 ist eine Reihenschaltung parallelgeschaltet, bestisrid aus einem Luftkerninudktor 56 und einem dritten Thyristor 37> dessen Anode mit dem Induktor

609837/0340

i,G und dessen Kathode mit der Stromleitung, V^ verbunden ist. Zum Thyristor 37 ist eine lieihenschaltunf parcllelegesbaltet, bestohsnd aus einem Widerstand ~$S und einem Kondensator J>^!· '"inc .Uiodt .]C verbindet die Anode des Thyristors 3?- Eiit dßx ,itronleittinc 11, und die Kathode der Diode 40 ist mit der Stromleitung 11 verbunden.

Zum Yorwärtslauf des Motors werden die Kontakte 16 und 21 beide geschlossen, so daß der Strom von der Stromleitung 11 über den Kontakt 10, den Anker 15, den Kontakt 21, den Ino.uktor 22, die Peldwicklung 23, den Thyristor 24 und die Sicherung 2 5 zur Stromleitung 12 fliegen kann. Zum Hückwärtslaufen werden die Kontakte I7 und 20 geschlossen, und Strom fließt dann von der Stromleitung 11 durch den Kontakt I7, den Anker 15 in umgekehrter Sichtung-, durch den Kontakt 20 und da,nn durch den Induktor 22, die Feldwicklung 23, den Thyristor 2Λ und die Sicherung 25 zur Stromleitung 12. Zum regenerativen 73remsi*fcn werden b&i vorwärtslaufendem Motor die Kontakte 16 und 1" beide geöffnet, der Kontakt 20 wird aber geschlossen. In den Anker 15 induzierter Strom kann dann durch den Kontakt 20, den Induktor 22, die Feldwicklung 2J;, den Thyristor 24, die Sicherung 25, die Sicherung 26 und die Diode 27 fließen.

Der Strom durch die Ankerfeldwicklung wird durch die drei Thyristoren 24, 32 und 37 gesteuert. Der Thyristor J2 wird periodisch gezündet, um den Kondensator 35 aufzuladen. Die Thyristoren 24 und 37 werden anschließend gezündet, wobei der Th;,-ristör 57 eine Umkehrung der Ladung am Kondensator 35 bewirkt. Der Thyristor 32, gezündet, schaltet den Thyristor 24 ab.

!ig. 1 zeigt auch eine Verbindung von einem ITiederspannungspunkt an de:? Batterie 10 über einen Kontakt 4I > einen Widerstand /|2 und eine Diode 43 zur Verbindung zwischen, dem Indutkr 22 und der Feldwicklung 23. Der Kontakt 4I wird betätigt, was noch zu erläutern sein wird, wenn e-in regeneratives Bremsen erforderlich ist, der durch den Anker I5 fließende f. trom jedoch unter einem Sollwert liegt.

7'ig. 1 zeigt such das Cchaltbilö eines PotorstropivsJidlers, dei: einen

-A-

Β09837/Ό340 BAD

Hall-Plfittenstrouidetektor Lt in einem ^isenkreis 45 enthält, der einen der Ankerleiter umschließt. Die Hall-Platte 45 ist über zwei viclerstände 45j 4-6 ßiit deia invertierenden und nicht invertierenden i'ingangsanschluß eines funktionsverstärkers 47 verbunden. Der nicht invertierende Singangsanschluß ist mit einer Hasseleitung ^8 über einen Widerstand A3 verbunden, und ein Rückkopplungswiderstand 50 verbindet den Ausgangsanschlu3 des I'unktionsverstärkers 47 niit den invertierenden .";ingangsanschluß desselben. ~in Widerstandsnetzwerk 51 ist am Ausgang des I'unktionsverstärkers 47 vorgesehen, um eine Temperaturkompensation zu liefern. Der Ausgang vom Funktionsverstärker 47 hat die Porm eines .Inalogsignals mit einer Pre^uenz, die von der I^requenz abhängt, in.it der die Thyristoren 2'1> *2 geschaltet werden, und zwar in einer Grö.Ge, die der Stärke des Stroms entspricht, der durch den Hotor fließt, und mit einer Polarität, die von der Richtung des Stromflusses durch den I οtor abhängt.

Die Kontakte 16 und ^^rJ werden von zwei Spulen 52 und 53 (siehe Pig. J·) betätigt, und die Kontakte 20, 21 werden voneiner Spule 54 betätigt. Die Spule 52 ist zwischen einen positiven Stromanschluß und einen normalerweise offenen Relaiskontakt 55 geschaltet, der, geschlossen, einen Stromkreis durch die Cpule 52 zur Masse schließt. Die Spulen 52 und. 54 werden entsprechend durch normalerweise offene Heiaiskontakte 56 t^cL 57 gesteuert, und die Wicklungen für die drei Relais sind durch die Bezugszahlen 50, 59 bzw. 6c bezeichnet. Jedes Relais hat einen Verriegelungskontakt 61, 62, 6j. Eine Diode 64 ist mit ihrer Ks.thode mit der Verbindung zwischen der Spule 52und den Kontakt 55 verbunden, und eine Diode 65 ist mit ihrer Kathode mit der Verbindung zwischen der Spule und dem Kontakt 57 verbunden. Die Anoden der beiden Dioden 64, 65 sind zusaiamengeschaltet, und eine weitere Diode 66 ist mit ihrer Anode niit der Kathode der Diode 65 und mit ihrer Kathode mit der Verbindung zwischen der Spule 53 und dem Kontakt 56 verbunden. Eine weitere Diode 67 ist mit ihrer Anode mit der Kathode der Diode 66 und mit ihrer Kathode mit der Kathode einer Zenerdiode 68 verbunden, deren Anode mit einer Zwölf-Volt-Stromleitang 6j verbunden ist. Sine Diode 70 ist mit ihrer Kathode mit der Kathode der Zenerdiode 68 und mit ihrer Anode mit der Verbindung zwischen der Spule 52 und dem Eontakt 55 verbunden.

Die Anoden der Dioden 64, 65 sind mit einer Verriegelungsschaltung 7I

603837/0340 " ⁵ "

BAD ORfQtNAL

verbunden, die einen n-p-n-Transistor 72 steuert, dessen Phnissionselektrode mit einer Masseleitung- 73 verbunden ist. Die Verriegelungsschaltung 71 schaltet den Transistor 72 irmier dann ab, wenn irgendeiner der Konts-kte 55» 56, 57 geschlossen ist. Jernsr ist jedem Kontakt 55» 56, 57 eine RC-Ye rs ögeinings schaltung 74» 75» 7^ zugeordnet, die mit der Leitung 69 verbunden ist, derert, da.3 der Spannungsanstieg an der entsprechenden Spulen/Kontakt-Verbindung um eine bestimmte Zeit verzögert wird, nachdem der Kontakt geöffnet wird. Auf diese ./eise hält die Verriegelungsschaltung den Transitor 72 für diese bestimmte Zeit abgeschaltet, nachdem alle drei Eontakte 55» 56 und 57 geöffnet werden.

Die Xelaiwswicklung 58 ist zwischen die ""eitung 69 und den Kollektor eines n-p-n-Transistors 77 geschaltet, dessen üiissionselektrode über eine Diode 73 mit dem Kollektor des Transistors 72 verbunden ist. Die Kathode der Diode "JG ist dabei mit dem Kollektor des Transistors 72 verbunden. Der Verriegelungskontalct 61 dieses Helais ist zwischen den Kollektor des Transistors 77 und den Kollektor eines Transistors 79 geschaltet, dessen üünlssionselektrode mit der Kasseleitung 7J verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 77 ist nit dessen Emissionselektrode über einen T-fiderstand 30 und mit dem Kollektor eines ρ-η-ρ-Transistors 81 über einen Widerstand 82 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 79 ist mit der Masseleitung durch einen Widerstand SJ und mit dem Kollektor des Transistors 81 durch einen widerstand 84 verbunden. Die Emissionselektrode des Transistors 81 ist nit der Leitung 69 verbunden, und dessen Stetterelektrode ist ebenfalls mit dieser Leitung über einen Widerstand 05 verbunden. J3in weiterer p-n-p-Transistor 8β ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 69 und mit seinem Kollektor mit der Steuerelektrode des Transistors 81 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 86 ist über den Uiderstand 87 nit der Leitung 63 und durch einen v/iderstand 88 mit der Anode einer Diode 8J verbunden. Die Kathode der Diode 89 ist mit einem Auagangsanschluß eines Zweiwege-Schalters 90 verbunden, bei den es sich im übrigen um ein Relais handlet, ds-s durch Richtungswahlschalter nit der geeigneten Yctriegelungsschaltung verbunden ist (nicht dargestellt). Der gemeinsame Pol des Schalters 90 ist nit einen Anschluß verbunden, der ia Betrieb

609837/03*0

unter einer Spannung steht, die nahe an die Spannung der Leitung 69 herankommt, jedoch unter dieser liegt. Die Kathode der Diode 89 ist außerdem mit der Masseleitung 73 über einen '..iderstand 9I verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 81 ist außerdem über einen Widerstand 92 mit den Anoden zweier Dioden 95» 94 verbunden, und deren Kathoden sind jeweils mit zwei Anschlüssen 95 und ?6 verbunden. Das Signal an Anschluß 95 wird durch einen Teil der in Hg. L gezeigten Schaltung erzeugt, und das wird noch zu beschreiben sein, gegenwärtig kann aber gesagt werden, daß das Signal am Anschluß 95 unter hoher Spannung steht, wenn ein regeneratives Bremsen erforderlich ist, und ansonsben unter niedriger Spannung· steht. Das Signal am Anschluß 96 befindet sich unter hoher Spannung immer dann, wenn die Fahrzeug-Sadgeschwindigkeit ein bestimmtes Minimum überschreitet (beispielsvreise 10 km/h). Vorausgesetzt, da.3 das Signal am Anschluß 95 niedrig ist und der Kontakt 90 so angeordnet ist, da.? der gemeinsame Anschluß mit der Kathode der Diode Q) verbunden wird, leitet also der Transistor 81, und der Transitor wird ebenfalls eingeschaltet, vorausgesetzt, daß der Transistor 72 leitet. Das erregt das Relais 5S, um den Kontakt 55 zu schließen und auch den Verriegelungskontakt 61 zu schließen.

Pie Sückwärts-Selaiswicklung 59 ist zMschen die Leitung 6j und den Kollektor eines Transistors 95 geschaltet, dessen Steuerelektrode über einen Widerstand rait dein anderen Anschluß des Wechselschalters 90 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 95 ist ferner über einen "Widerstand 97 mit dessen Emissionselektrode verbunden, die mit der Anode einer Diode 98 verbunden ist, deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors 72 verbunden ist. Der Verriegelungskontakt 62 ist zwischen den Kollektor des Transistors 95 und den Kollektor eines Transistors 99 geschaltet, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 75 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors SS ist über einen Widerstand 100 mit dem anderen Pol des Schalters 90 und auch mit der Masseleitung 75 durch einen Widerstand 101 verbunden. Eine Diode 102 ist mit ihrer Kathode mit den Kollektor des Transistors 95 und mit ihrer Anode mit einem Ausgangsanschluß 10J verbunden, dessen Zweck noch zu beschreiben sein wird, und außerdem mit der Kathode einer Diode 105j deren Anode mit der Anode der Diode 89 verbunden ist.

— 7 —

809837/0340

Die Relaiswicklung bO ist zwischen die- Leitung Θ-) und den Kollektor eines Transistors I04 geschaltet. Die linissionselektroäe des Transistors 104 ist mit der Anode einer Diode I05 verbunden, deren Kathode mit dem Kollektor des Transistors 72 verbunden ist. Die Steue:cä_ektrode des Transistors ICH ist mit dessen Emissionselektrode ü"ber einen Widerstand 1O6 und mit dem Kollektor eines Transistors 107 über einen Widerstand 108 verbunden. Die Emissionselektrode des Transistors ist mit der Masseleitung 73 verbunden, und dessen Kollektor ist mit der Leitung 6$ über einen Widerstand 109 vebunden. Die Steuerelektrode des Transistors 107 ist mit der Masseleitung 73 über einen Widerstand und mit dem Kollektor eines p-n-p-Transistors 111 über einen Widerstand 112 verbunden. Die Emissionselektrode des Transistors 111 ist mit der Leitung 69 vebunden, und die Steuerelektrode des Transistors 111 ist mit der Leitung 69 über einen Widerstand 113 verbunden. Ein Widerstand 114 ist zwischen die Steuerelektrode des Transistors 111 und den Anoden von vier Dioden 115, 116, II7 und 118 geschaltet. Die Kathoden der Dioden 115 und 116 sind mit den Anschlüssen 95 und 96 verbunden, und die Kathode der Diode I17 ist mit dem erstgenannten Ausgangsanschluß des Schalters 90 verbunden. Die Kathode der Diode 118 ist mit dem Kollektor des Transistors 77 verbunden. Der Verriegelung skontakt 65 der Relaiswicklung 60 ist zwischen den Kollektor des Transistors I04 und den Kollektor deine, s Transistors 119 geschaltet, dessen ]3missionselektrode an Kasse angelegt ist. Die Steuerelektrode des Transistors 119 ist mit dem Kollektor des Transistors 107 über einen Widerstand 120 und mit der Masseleitung 73 durch einen Widerstand 121 verbunden.

Die Kollektoren der Transistoren 79» 99 und 119 sind mit den Anoden von drei Dioden 122, I23 und I24 verbunden, und die Kathoden dieser drei Dioden sind mit dem Kollektor eines n-p-n-Transistors 1245 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 125" ist mit der Masseleitung· 73 durch einen Widerstand 126 verbunden, und dessen Emissionselektrode ist direkt durch diese Leitung an Masse angelegt. Ein Eingangsanschluß, der einen Teil der in Pig. 2 gezeigten Schaltung bildet, ist über einen Widerstand 128 mit der Steuerelektrode des Transistors verbunden. Drei Dioden 129, 130 und I3I sind mit ihren Anoden mit den

O — U —

609837/0340

Kollektoren der Transistoren 77, 95 und 104 und mit ihren Kathoden mit der Kathode einer Zenerdiode 1 32 verbunden, deren Anode mit der Leitung 69 verbunden ist.

Zusätzlich zur richtigen Steuerung der Spulen 52» 53 und 54 in Erwiderung auf Instruktionen von anderen Teilen der Schaltung stellt die vorstehend beschriebene Schaltung sicher, daß eine falsche Benutzung des Schalters 90 nicht zu gefährlichen Kurz schluß zu ständen in der Leistungssteuerung führt. Iraner dann, wenn irgendeines dex* E.elais 58» 59 und 60 erregt ist, kann keines der anderen erregt werden, und kein Relais kann entrogt werden, während der Transistor 125 leitet, was anzeigt, wie noch z\i erklären sein wird, daß der durch die verschiedenen Kont- kte gehend.- Strom zu stark für ein sicheres Öffnen ist. Zu beachten ist, daß die Diode 66 bewirkt, daß die Spule 54 erregt wird, wenn die Kontakte 56 geschlossen werden, so daß ein Erregen der Relaisspule 59 ^&ΪΏ· Erregen beider Spulen 55 und 54 bewirkt, und das ist, wie aus Figur 1 zu ersehen ist, der Zustand, der für einen Rückwärtslauf erforderlich ist.

Die in Fig. 4 gezeigte Schaltung ist erforderlich, um das Brenis-Sollsignal für den Anschluß 95 zu erzeugen und um ein Motorstrom-Sollsignal an einem Anschluß 133 zu erzeugen. Die Schaltung weist einen Geschwindigkeitswandler auf, der nicht im einzelnen gezeigt ist, der aber eine Impulskette erzeugt, deren Frequenz in einer linearen Beziehung zur Yorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs steht, in dem das Systen eingesetzt ist. Der Geschwindigkeitswandler liefert ein Steuersignal zu zwei Spannungssteuernetzwerken 134» 135» Ue in groben Zügen bereits vorgeschlagen worden sind. Die durch die Spannungssteuerung 134 e^~ zeugte Spannung wird an ein Ende eines bremspedal-betätigten Potentiometers 136 angelegt, dessen anderes Ende mit der Masseleitung 73 über einen Regelwiderstand 137 verbunden ist. Der veränderliche Punkt des Potentiometers 136 ist über einen Widersland I38 mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines Funktionsverstärkers 1 3©9 verbunden, dessen nicht invertierender Eingangsanschluß über einen Widerstand 140 mit der Masseleitung 73 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Funktions-

-S-609837/03^0

Verstärkers 139 ist mit der Steuerelektrode eines p-n-pSTrsnsistors 14"1 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand I42 mit einer negativen Stromleitung 143 verbunden ist. Die Emissionselektrode des Transistors I4I ist axt dem invertierenden Eingangsanschluß des Funktionsverstärkers 139 über einen Widerstand 144 und einen Kondensator 145 in paralleler Schaltung; verbunden. Die Spannungssteuerung 135 ist mit ihrem Ausgangsanschluß mit einen Ende eines beschleunigungspedalbetätigten Potentiometers 146 verbunden, dessen gegenüberliegendes Ende mit der Emissionselektrode des Transistors 1/_;1 verbunden ist. Der J'unktionsverstärker 139 und dessen zugehörige bauteile liefern eine invertierende Yerstärkeranordnung mit einem Verstärkungsfaktor von im wesentlichen eins, so daß die an das andere Tinae des Potentiometers 146 angelegte Spannung unter Kassewert liegt. Die Spannungssteuerungen 134» 135 bestimmen den Bereich der Spannungen, die an den Schieber des Potentiometers 146 angelegt werden können, und dieser Bereich ändert sich mit der Geschwindigkeit, wie im einzelnen bereits vorgeschlagen und an anderer Stelle beschrieben ist.

Der Schieber des Potentiometers 146 ist mit Hasse über einen 'widerstand 147 und auch durch einen Widerstand I48 und einen Kondensator 149 in Heine zu Glättungszwecken verbunden. Die Verbindung zvisehen dem Widerstand 148 und dem Kondensator 149 ist ti it dem invertierenden Eingangsansehluß eines Funktionsverstärkers 150 über einen Widerstand 151 und auch mit dem nicht invertierenden Hingangsanschluß des Verstärkers 150 über zwei Widerstände I52, 153 in Reihe verbunden, wobei diese beiden Widerstände in ihrem Wert gleich dem des Widerstands 151 sind. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers 150 ist über einen Widerstand 154 mit einer Seite eines Kondensators 155 verbunden, dessen andere Seite mit der Leitung 143 verbunden ist, und die Verbindung zwischen dem Widerstand 154 und dem Kondensator 155 ist adurch einen Widerstand 156 mit der Anode einer Diode 157 verbunden, deren Kathode mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 158 verbnnden ist. Der Kollektor des Transistors 158 ist mit einer positiven Stromleitung verbunden, und dessen Emissionselektrode ist über zwei Widerstände * 16O und 161 in Reihe mit der Leitung 73 verbunden. Die Emissionselektrode des Transistors 158 ist außerdem über einen Widerstand 162 mit

- 10 -

609837/0340

der Leitung- 143 verbunden, und der Anschluß 133 ist außerdem mit der TTiaissionselektrode des Transistors 153 verbunden. Die Verbindung zwischen den Widerständen 16O und 161 ist über einen Widerstand 16J mit dem invertierenden Bingangsanschluß des Verstärkers 150 verbunden. Der Widerstand 16* ist dabei von gleicher Größe wie der Widerstand 151 .

Die Verbindung zwischen den widerständen 152 und 153 ist mit den KoI-lektor eines n-p-n-Transistors 164 verbunden, dessen Emissionselektrode durch die Leitung 73 ³^ Masse angelegt ist und dessen Steuerelektrode über einen Widerstand I65 mit der Leitung- 73 und über einen vJiderstand 166 mit der Leitung 143 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors I64 ist außerdem über einen Widerstand 167 mit dem Kollektor eines p-n-p-Transistors 168 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 159 verbunden ist und dessen Steuerelektrode durch einen Widerstand 169 mit der Leitung 159 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 168 ist außerdem über einen Widerstand I70 mit der Kathode einer Zenerdiode I7I veferbunden, deren Anode mit der Anode einer Diode 172 verbunden ist, deren Kathode Eiit dem Kollektor des !Transistors 104 verbunden ist (siehe Pig. 3) .

Wenn der Trasistor 1β4 leitet, was geschieht, wenn der Transistor II9 leitet, arbeitet der Punktionsverstärker 150 als ein invertierender Verstärker mit einem Verstärkungsfaktor von zwei. Wenn der Transistor 164 abgeschaltet wird, was zu allen anderen Zeiten geschieht, arbeitet der Funktionsverstärlcer 150 als ein nicht invertierender Verstärker mit dem gleichen Verstärkungsfaktor. Die Widerstände 1 54 und 156 und der Kondensator 155 wirken so, daß die Rate begrenzt wird, mit der das otroitt-Sollsignal an der Emissionselektrode des Transistors 133 steigen und fallen kann. Wenn also die Situation betrachtet wird, daß der Transistor I64 abgeschaltet wird und eine Stufenerhöhung im Eingang . zum Verstärker I50 vorhanden ist, wird der Stufeneingang nicht an der Hmissionselektrode des Transistors 158 wegen der Zeitkonstanten des Widerstands 154 und des Kondensators 155 gesehen. ^während der Ausgang am Anschluß 133 langsam steigt, schwingt das Ausgangssignal vom Funktionsverstärker 150 auf die volle positive Leitungsfspannung, was be-

- 11 -

809837/0340

wirkt, daß die Rate, mit der sich der Kondensator 155 auflädt, allein durch die Spannung bestimmt wird, die zu irgendeinem Zeitpunkt am Kondensator 155 vorhanden ist.

Der Anschluß 95 ^a*i der Kathode einer Diode 27I ist über einen Widerstand 272 mit. der Masseleitung 73 verbunden. Die Anode der Diode 27I ist mit dem Ausgangsanschluß eines Funktionsverstärkers 173 verbunden, dessen invertierender Anschluß durch einen Widerstand 174 mit der Verbindung zwischen dem Widerstand 148 und dem Kondensator 149 verbunden ist. Der nicht invertierende Anschluß des Verstärkers 173 ist über einen Widerstand 175 mit der Leitung "JJ und durch einen Widerstand relativ hohen Werts mit der Leitung I45 verbunden. Ein Widerstand liefert eine positive !Rückkopplung zwischen dem Ausgangsanscliluß den Verstärkers 173 und dessen nicht invertierenden Eingangsanschluß, so daß der Verstärker 173 ^als ein Komparator arbeitet, dessen Äusgansgsanschluß unter der Spannung der positiven Stromleitung steht, wenn die Spannung am Schieber des Potentiometers 146 negativ ist, und er steht unter der Spannung der negativen Stromleitung immer dann, wenn die Spannung am Schieber des Potentiometers I46 positiv ist.

In der in Pig. 2 gezeigten Schaltung ist ein Eingangsanschluß 180 vorgesehen, der mit dem Ausgangsanschluß des Kompensationsnetzwerks 5I verbunden ist, das dem in Fig. 1 gezeigten Verstärker 47 zugeordnet ist. Der Anschluß 180 ist durch einen Kondensator 181 und einen Widerstand 182 in Parallelschaltung mit der Masseleitung 73 und über einen Widerstand I83 mit dem invertierenden Anschluß eines Funktionsverstärkers I84 verbunden. Der Anschluß 180 ist außerdem über zwei Widerstände 185 ¹¹³¹O. 186 in Reihe mit dem nicht invertierenden Anschluß des Verstärkers 184 verbunden, wobei die Widerstände 185 und 186 den gleichen Ohmwert wie der Widerstand I83 haben. Ein n-p-n-Transistor 187 ist mit seinem Kollektor mit der Verbindung zwischen den Widerständen 185 und 186 verbunden, und mit seiner Emissionselektrode ist er mit der Masseleitung 73 und· mit seiner Steuerelektrode mit der Masleitung 73 durch einen Widerstand 188 und mit der negativen Stromleitung 143 durch einen Widerstand 189 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 187 ist außerdem durch einen Widerstand I90 mit den

- 12 -

80 9 837/0340

Kollektor eines Transistors 151 verbunden, dessen Iniissionselektrocle ti it der Leitung 159 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 191 ist mit der Leitung 159 durch einen Widerstand I92 verbunden, und er ist auch durch einen '.«iderstand 195 ^it der Kathode einer Zenerdiode 19^ verbunden, deren Anode mit den .inschluZB 1CJ nach Fig. SJ. vt-rbunden ist. Der Ausgangssnschluß des Verstärkers 18-1 ist nit der Kathode einer Diode 195 verbunden, deren Anode über einen Laderstand I96 mit einem ^v-nde einen Potentiometers 197 verbunden ist, de^ssen anderes I^:nde über einen "widerstand 198 an Ilasse angelegt ist. Der Schieber des Potentiometers 197 ißt nit dem invertierenden ^ingangsanschlu.O des Verstärkers 184 durch einen Widerstand 1^9 "und einen Kondensator 200 in Parallelschaltung verbunden. Uenn sich der Schiebe:? des Potentiometers 197 in einer liittelposition befindet, arbeitet der Verstärker 184 invertierend, wenn der Transistor 187 leitet, und nicht invertierend, wenn der Transistor 187 abgeschaltet ist, wobei der Verstärkungsfaktor in beiden Pällen gleich ist. Der Transistor 107 leitet immer dann, wenn eines der Relais 59 oder oO erregt ist, d.h. immer dann, wenn der StromfluLi durch den Anker I5 umgekehrt wird, entweder als Folge von Bremsen oder als Folge von Erregung in Sückwärtsrichtung.

Die Anode der Diode 195 ist außerdem über einen Widerstand 201 mit dem invertierenden iuingangsanschluß efceines Punk ti ons ve r stärk er s 202 verbunden, und der Anschluß 155 ist außerdem mit diesem Anschluß des Verstärkers 202 durch einen ',viderstand 20 5 verbunden. Der invertierende Anschluß des Verstärkers 202 ist mit der Masseleitung 75 durch zwei umkehrt verbundene Dioden 204» 205 und einen Kondensator 206 in Parallelschaltung verbunden, und dessen nicht invertierender Eingangsnaschluß ist durch einen widerstand 207 mit der Leitung 75 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Versätärkers 202 ist mit seinem nicht invertierenden Eingangsanschluß durch zwei Widerstände 208, 209 in Reihe verbunden, wobei zum V/iderstand 208 ein Kondensator 210 parallelgeschaltet ist.

Der Verstärker 202 arbeitet als Spannungskomparator, und sein Ausgang schwingt zwischen den Spannungen an der positiven und negativen Leitung je nachdem, ob das Stromso11signal am Anschluß 155 augenblicklich

609837/0340

- Λ⁷-. -

größer oder kleiner als das Jignal ist, das durch die Diode 195 empfangen wird. Der AusgangsanschluS des Verstärkers 202 ist mit einer Zündungsschaltung 211 für die Thyristoren verbunden, und diese Zündungssohaltung bewirkt ein Zünden des Thyristors 3_? dann, wenn das Sollsignal kleiner ist, und ein Zünden der Thyristoren £L und S^ dann, wenn das Sollsignal das größere ist.'

Diese Funktion lird jedoch durch eine in Fig. 2 gezeigte Schaltung modifiziert, die die maximale UJinsclialtzeit für don Thyristor S^ bestimmt. Diese Schaltung enthält einen Transistor 212, dessen Steuerelektrode mit der negativen Stromleitung 1AJ- über einen Widerstand 21J- und mit dem Ausgangsanschlu/?, des Verstärkers 2Q2 durch einen V/i der stand 214 verbunden ist. Die Emissionselektrode des Transistors 212 ist mit der Leitung 145 verbunden, und dessen Kollektor ist mit der Ilasselti bung 73 über einen Widerstand 215 verbunden. Der Kollektor des -"-'ransitors 212 ist außerdem mit der Leitung 1 ·\Ζ> über einen Kondensator 216 und mit der Emissionselektrode eines Unijunction-Transistors 217 verbunden, dessen primäre und sekundäre Steuerslektroden mit der Leitung 73 bzw. 143 über Widerstände 218 bzw. 219 verbunden sind. Die Sekundäre Steuerelektrode des Transistors 217 ist außerdem mit der Anode einer Diode 220 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 221 und einen Kondenso,-tor 222 in Reihe mit der Leitung 213 verbunden ist. Sin Widerstand 22; ist parallel zum Kondensator 222 geschaltet, und die Verbindung zwischen dem Widerstand 221 und. den Kondensator 222 ist über einen laderstand 224 nit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 225 verbunden, dessen Kollektor mit dem invertierenden -lingangsa-nschluß des Verstärkers 202 verbunden ist. Die Emissionselektrode des Transistors 225 ist mit der Leitung 143 über einen Widerstand 226 verbunden, und dessen Kollektor ist über einen Widerstand 227 mit der Leitung 73 verbunden.

Unmittelbar vor dem Zünden der Thyristoren 3.. und S₇ befindet sich der Ausgang des Verstärkers 202 unter Spannung der positiven ijtronleitnng, so daß der Transistor 212 leitet, um damit den Kondensator 216 zu entladen, wenn der Verstärker 33 jedoch seinen Zuband ändert, um die Thyristoren C₁ und 3_ zu zünden, wird der Trans&istor 212 abgeschaltet,

609837/0340

und der Kondensator 216 beginnt sich aufzuladen. Fach einer bestimmten Verzögerung leitet der Unijunction-Transistor 217, der Kondensator 222 lädt sich auf, und durch die Steuerelektroden/üiissionselektroden-Diode des Transistors 225 wird ein Impuls an den invertierenden Anschluß des Verstärkers 202 angelegt, und das bewirkt, daß der Ausgang des Verstärkers 202 wieder positiv vircl und dadurch der Thyristor S₉ gezündet wird, un den Thyristor S₁ abzuschalten.

Venn ein regeneratives Bremsen gewählt vird, ist es erforderlich, diese kleinste Abschaltzeit des Thyristors £ zu verlängern, und das wird durch eine zusätzliche Schaltung erreicht, die in Fig. 2 enthalten ist unJ die aus einen n-p-n-Transistor 228 besteht, dessen "^issionst-lektrode mit der Leitung 145 und dessen Kollektor über einen Widerstand 229 trtit der Verbindung zwischen dem i-.'iderstand 221 und dem Kondensator 222 verbunden sind. Die Steuerelektrode des Transistors 228 ist mit der Leitung 143 durch einen Widerstand 2JO und außerdem durch einen Widerstand 251 mit der Anode einer Zenerdiode 232 verbunden, deren Kathode mit dem Kollektor 104 verbunden ist(d.h. mit dem Anschluß 104a in Fig· ~S) . Die Kathode der Zenerdiode 2J2 ist auch über einen "Widerstand 233 mit der positiven Spannungsleitung; der Schaltung nach Fig. 3 verbunden.

I^rig. 2 zeigt auch die Schaltung, die das an den Anschluß 127 in Fig. 3 angelegte Signal erzeugt, und diese Schaltung· weist einen l'unktionsvsrstärker 235 auf, dessen invertierender r.ingangsanschluB über einen Widerstand 236 mit der Anode der Diode 195' und dessen n&icht invertierender EingangsanschluB durch einen widerstand 257 mit der Masseleitung 73 verbunden sind. Hine positive Rückkopplung,* entsteht durbii einen Widerstand 2J8, der den Ausgangsanschlui3 des Verstärkers 235 mi"fe cLera. nicht invertierenden IDingangsanschluß verbindet, und der Ausgangsanschluß des Verstärkers 235 ist mit der Anode einer Diode 239 verbunden, deren Kathode mit dea Anschluß I27 und außerdem über einen l/i der stand 2^0 mit der Leitung 75 verbunden ist.

Schließlich izeigt ?^!ig. 2 die Schaltung, durch die der Kontakt 4I in 3?ig« 1 "betätigt wird, um die Feldwicklung zu erregen, wenn kein anderer Strom zur Verfugung steht. In dieser Schaltung ist der Anschluß 104a· aus 3?ig.

- 15 -

609837/0340

~ mit der Kathode einer Diode 250 verbunden, deren .Anode über zwei Viderstände 25I und 252 in Reihe mit der positiven Leitung 69 verbunden ist. Ein p-n-p-Transistor 253 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 69 und iait seiner Steuerelektrode mit dem gemeinsamen Punkt der Widerstände 25I und 252 verbunden. Der Kollektor des Trensistors 2 55 ist über zwei Widerstände 25.-' und 2 55 in IteiliG nit der Leitung 73 verbunden. Der Kollektor dos Transistors 2 53 ist auch nit einen Mngangsanschluß der Zündungsschaltung 211 verbunden, die einen Betrieb ausschließt, solgange der Transistor 253 leitet. Der Anschluß 127 ist über zwei Widerstände 256, 257 in Reihe mit der Leitung 73 verbunden, und der gemeinsame Punkt dieser beiden widerstände ist nit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 258 verbunden, dessen Emissionselektrode durch die Leitung 73 an Masse angelegt ist. Der Kollektor des Transistors 256 ist mit dem gemeinesamen Punkt der widerstände 255» 25^ und mit der Steuerelektrode eines weiteren n-p-n-Transistors 2 59 verbunden, dessen Emissionselektrode an Hasse angelegt ist. Der Kollektor des Trasnsistors 259 ist über drei Widerstände 260, 262 und 261 in Reihe mit der Leitung 69 verbunden, wobei zu den Widerständen 261 und 262 ein Kondensator 263 parallelgeashaltet ist. Der gemeinsame Punkt der Widerstände 261 und 262 ist mit der Steuerelektrode eines p-n-pTransistors 264 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 69 und dessen Kollektor über eine Relaisspule 265, die den Kontakt &Λ betätigt, mit der Leitung 73 verbunden sind. Sine Diode 266 ist mit ihrer Kathode mit dem Kollektor des Transistors 264 und mit ihrer Anode mit der Leitung 73 verbunden, und sie dient zum Leiten der in der Spule 265 induzierten umgekehrten Spannung, wenn der Transistor 264 abgeschaltet wird.

Während normaler Yorwärtslaufbedingungen ist der Ausgang des Stromsollsignalgenerators positiv, und die Thyristorzerhackerschaltung arbeitet deshalb so, daß eine durchschnittliche Stromstärke durch den Ilotor geht, um der so angeforderten Stromstärke gerecht zu werden. Wenn das Beschleunigungspedal freigegeben wird und das Bremspedal niedergedrückt wird, erzeugt der Verstärker 173 sin Bremssollsignal am Anschluß 95· Dieses wird an die Schaltung genäS Fig. 3 angelegt, und unter der Voraussetzung, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ausreicht, up einen positiven Eingang am Anschluß 96 aufrechtzuerhalten, wir?d der T&rans-

609837/0340 " ¹⁶ "

istor 61 abgeschaltet, ebenso die Transistoren 77 ¹¹¹¹O- 79· Strom durch die Spule 58 wird durch den Transistor 125 aufrechterhalten, bis der Tom Kotor aufgenommene Strom unter den Schwellenwert abfällt, bei dem das Signal bei 127 auf einen negativen viert abfällt und den Transistor 125 abschaltet. Mg Seiaisspule 56 wird dann entregt, und nach einer Zeit, die von der Verzögerung schaltung 74 vorgegeben wird, wird der Transistor "]2 wieder leitend, und die Signale an den Anschlüssen 95 und 96 bewirken, daß der Transistor 111 abgeschaltet wird, so dalJ der Transistor 107 abgeschaltet wird und die Transistoren 119 und I04 eingeschaltet werden, so daß dadurch das Relais 60 erregt, aber noch nicht verriegelt wird. ..ä.hrend dieser IOlge von Vorgängen ist der Thyristor ?./: in seinen nicht leitenden Zustand gehalten worden, und wenn die Spannung am inschluS 10/ fällt während das Relais 60 erregt wird, wird der Trans in tor 255 iⁿ Fig. 2 leitend, und das führt zu einer Erregung der Helaisspule 265» um den Kontakt 4I zu schließen. Strom geht dadurch durch die Feldwicklung 2J, um das 3?eld im Motor auf rechatzuerhalten, auch wenn der .Ankerstrorn im wesentlichen auf Hull abgefallen ist. Der winkerstrom erhöht sich nun wieder, bis der Schwellenwertstrom erreicht wird, so daß der Transistor I25 eingeschaltet wird, um das Heiais 60 zu verriegeln und das Relais 265 abzuschalten.

Ansprüche

609837/034Ό

Claims

Ansprüche

1. Steuerschaltung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einem Reihsnfeld-Gleichstrommotor, gekennzeichnet durch eine Thyristorstromsteuerschaltung zur Steuerung des Stroadurchgangs durch den Anker und die Feldwicklung des Motors in Seihe», JChaltervorrichtungen zur Steuerung der Richtung des Stroadurchgangs durch den Motor, eine .jchaltersteuerschaltung zur Steuerung der Gchaltervorrichtungen, AnkerstroEuaeßniittel zur Verhinderung einer Betätigung der Schaltervorrichtungen dann, wenn der Ankerstrom einen Sollwert überschreitet, und eine die Feldwicklung erregende Schaltung, die zur Lieferung von Feldstrom betätigbar ist, wenn ein regeneratives Bremsen erforderlich ist und der Ankerstrom unter dem Sollwert liegt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Relais mit einem normalerweise offenen Eontakt zur Verbindung einer ITiederspannungsabzapfung an einer Batterie, die Antriebskraft liefert, mit der Feldwicklung, wobei das Heiais durch eine Logikschaltung gesteuert ist, die einen Eingang von der Schaltersteuerschaltung und einen Hingang von einen Stromschwellenwertdetektorschaltkreis erhält.

5· Steuerschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Widerstand und eine Diode in Heine mit dem Relaiskontakt.

609837/0340