DE3206492A1

DE3206492A1 - Strassenfahrzeug mit einem batteriegespeisten elektromotorischen antrieb

Info

Publication number: DE3206492A1
Application number: DE19823206492
Authority: DE
Inventors: Erich 8650 Kulmbach Pöhlmann; Bernd Dr.-Ing. 4300 Essen Stoy
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE Energie AG
Priority date: 1982-02-24
Filing date: 1982-02-24
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB2115995B; IT8319726A0; GB8518796D0; GB2163018A; GB8519940D0; GB2115995A; IT1161091B; GB8523559D0; FR2521923A1; GB8305050D0; DE3206492C2; FR2521923B1; IT8319726A1; GB2163018B

Description

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"Straßenfahrzeug mit einem batteriegespeisten elektromotorischen Antrieb"

Die Erfindung richtet sich auf ein Straßenfahrzeug mit einem batteriegespeisten elektromotorischen Antrieb und mindestens zwei angetriebenen Rädern.

Bei batteriebetriebenen Straßenfahrzeugen werden vor allem Gleichstrommotore zum Antrieb eingesetzt. Diese zeichnen sici - im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor - durch eine kurzzeitige Überlastbarkeit aus. Diese Überlastbarkeit kann z.B. im Anfahrbereich ausgenutzt werden, um die zur Beschleunigung notwendige Zugkraft des Motors aufzubringen. Dabei kommt dem Elektromotor sein - im Vergleich zum Verbrennungsmotor - günstigerer Drehmomentverlauf insofern zugute, als die natürliche Elektromotorkennlinie das größte Drehmoment beim Anfahren aus dem Stillstand aufweist.

Trotz des erheblich höheren Anteils des Batteriegewichts am zulässigen Gesamtgewicht des Fahrzeugs weist das Elektrostraßenfahrzeug eine auf eine Batterieladung bezogene deutlich verminderte Reichweite auf, wenn man. die auf eine Tankfüllung bezogene Reichweite eines Fahrzeuges mit Verbrennungs motor zum Vergleich heranzieht. Vor allen Dingen deshalb ist der Einsatz elektromotorisch angetriebener Straßenfahrzeuge auf den Verkehr im Stadtbereich und dessen· engeres Umland beschränkt. Im innerstädtischen Verkehr reicht an sich wegen der gesetzlichen Geschwindigkeitsbegrenzung eine Höchstgeschwindigkeit in der Größenordnung-von 60 km/h aus. Die für diesen Fahrbereich typischen Beschleunigungs- und Bremsphasen sowie der begrenzte Geschwindigkeitsbereich erfordern an sich gegenüber den bei Verbrennungsmotoren üblichen Werten eine deutlich geringere Motorleistung. Da im Umkreis des innerstädtischen Verkehrs aber zunehmend Schnellstraßen zu

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finden sind, die ein zügiges Fahren erfordern, reichen hierfür die üblichen Höchstgeschwindigkeiten, für die die bekannten elektromotorisch angetriebenen Straßenfahrzeuge ausgelegt sind, im allgemeinen nicht aus. Insbesondere beeinträchtigen die sich in diesem Geschwindigkeitsbereich abspielenden Überholvorgänge ebenso wie die in diesem Geschwindigkeitsbereich vergleichsweise geringe Beschleunigung des Elektrofahrzeugs sowohl die Fahrsicherheit des gesamten Verkehrsablaufs, als auch die Gebrauchseigenschaften solcher Fahrzeuge.

Das Bestreben der Erfindung richtet sich auf eine Antriebslösung, die eine verbesserte Höchstgeschwindigkeit mit gutem Anfahr- und Beschleunigungsverhalten· von elektrischen Strassenfahrzeugen kombiniert und außerdem durch Vermeidung energieverzehrender Antriebsübertragungen zu einer Verbesserung der Reichweite beiträgt.

Als grundlegende Lösung der Aufgabe der Erfindung sieht die-. se vor, daß wenigstens zwei über eine gemeinsame Steuereinheit gesteuerte Elektromotoren als Antriebsmotoren vorge-• sehen sind, von denen jeder über eine nichtstarre Antriebsübertragung mit einem der Antriebsräder verbunden ist.

Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen dieser Art ist im allgemeinen ein mechanisches Getriebe zur veränderbaren Drehmomentwandlung entbehrlich, z. B. wenn die Anpassung des Verlaufs der natürlichen Drehmoment/Drehzahlkennlinie an den aus den betrieblichen Anforderungen abgeleiteten Zugkraft/Geschwindigkeitsverlauf über eine leistungselektronische Steuereinheit vorgenommen wird.

Bei der Auslegung des Antriebs ist als Randbedingung die begrenzte Stromergiebigkeit der bei bekannten Elektrostraßenfahrzeugen als Antriebsenergiespeicher vor allen verwendeten

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Bleisäurebatterien zu beachten. Da nämlich die einem geladenen BleiSäureakkumulator entnehmbare Energiemenge aus Gründen der elektro-chemischen Ausnutzung der aktiven Masse sowie aus elektrisch bedingten Ohm¹ sehen Stromwärmeverluste..* ebenso wie die Batterielebensdauer mit der Höhe des Entladestroms abnehmen, werden der einer Batterie entnehmbare Strom und damit die verfügbare maximale Leistung begrenzt. Außerdem ist diese Strombegrenzung für die Dimensionierung der leistungselektronischen Steuerung der Antriebsmotoren vorteilhaft. Die Einrichtung zur Strombegrenzung ist oft in die leistungselektronische Steuereinheit integriert. Diese Strombegrenzung wirkt sich vornehmlich im Anfahrbereich eines elektromotorisch betriebenen Straßenfahrzeugs aus, weil der Elektromotor aufgrund seiner natürlichen Kennlinie zur Aufnähme eines möglichst großen Stroms neigt. Da das Drehmoment des Antriebsmotors von dem maximal der Batterie entnehmbaren Strom begrenzt wird, wirkt sich die Strombegrenzung unmittelbar auf das Beschleunigungsverhalten im Anfahrbereich aus.

Dadurch, daß Jedem Antriebsrad ein eigener Antriebsmotor zu- geordnet ist, dessen Antriebsleistung über eine nichtstarre Antriebsübertragung unmittelbar einem der Antriebsräder aufgezwungen wird, werden konstruktiv aufwendigere und energiezehrende Kraftübertragungen vermieden. Die gemeinsame Steuerun der beiden getrennten Antriebsmotoren durch die entsprechend ausgelegte Steuereinheit übernimmt auch die Funktion eines beim konventionellen Straßenfahrzeug unentbehrlichen Dif- · ferentialgetriebes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind für jede Antriebs übertragung zu einem Antriebsrad zwei über die gemeinsame Steuereinheit gesteuerte Elektromotoren vorgesehen, und von Jedem Motorenpaar ist der eine elektrisch und/oder mechanisch zu den anderen zuschaltbar bzw. von diesem abschaltbar gesteuert.

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Daraus folgt, daß nur Jeweils der eine der beiden Antriebsmotoren pro Antriebsrad im Anfahrbereich und dem Bereich niedriger Geschwindigkeiten den Antrieb bewirkt, während jeweils der zweite Elektromotor dann zugeschaltet werden kann, wenn der Schnellfahrbereich erreicht ist. Die Auslegung kann dabei etwa so getroffen werden, daß für den innerstädtischen Fahrbereich im allgemeinen die Antriebsleistung des einen Motors jedes Motorpaares.ausreicht. Die Umschaltung von dem Einfach- auf den Zweifach-Motorenan-10, trieb pro Antriebsrad erfolgt zweckmäßig erst dann, wenn ' der. vom Einzelmotor aufgenommene Laststrom von dem begrenzten Maximalstrom zurückgegangen ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind der/die dem einen Antriebsrad zugeordneten Motor/en mit dem/den den} anderen Antriebsrad zugeordneten Motor/en über eine Reihen-/ Paralle1-Schaltung umschaltbar geschaltet.

Bei dem Antrieb der im allgemeinen zwei angetriebenen Räder eines Fahrzeugs mittels eines Motorenpaares ist.für die Stadtfahrt jeweils ein Motor pro Motorenpaar in Reihe geschaltet. Für die Schnellfahrt werden die zweiten Motoren der Motorenpaare untereinander in Reihe geschaltet, jedoch parallel zu den bereits in Betrieb befindlichen Motoren an die Batteriespannung gelegt. Eine zusätzliche Möglichkeit zu einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit besteht in einem dritten Schaltschritt darin, alle Antriebsmotore parallel an die Batterie anzuschließen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß wenigstens einer der beiden Motoren oder eines Motorenpaares ein Reihenschlußmotor ist. Vorzugsweise finden für den erfindungsgemäßen Antrieb aber mehrere, zweckmäßig nur Reihenschlußmotoren Verwendung.

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Dieser mit zunehmener Drehzahl abnehmende Drehmomentverlauf ist beim Reihenschlußmotor besonders ausgeprägt, dessen an der Welle abgreifbares Moment sich bekanntlich proportional zu dem Quadrat des Motorstromes verhält, solange der Reihenschlußmotor nicht im Bereich seiner Eisensättigung betrieben wird.

Durch die Verwendung von ausschließlich Reihenschlußmotoren als Antriebsmotoren läßt sich der gesamte Geschwindigkeits- ■ bereich, für den der Antrieb ausgelegt ist, in mindestens zwei Teilbereiche derart unterteilen, daß in jedem Teilbereich eine bestimmte Schaltung, -Reihenschaltung oder Paralle schaltung- der Antriebsmotoren besonders vorteilhaft ist.

Dabei werden die beiden Reihenschlußmotoren zum Anfahren und Fahren im Stadtverkehr in Reihe, aber einer vorwählbaren Geschwindigkeit zur schnelleren Fahrt parallelgeschaltet. Die im Anfahrbereich wirksame Reihenschaltung weist.bei Aufnahme des von der Motorsteuerung begrenzten größten Stroms die größere Zugkraft im Vergleich zur Parallelschaltung auf, während sich bei der Parallelschaltung die höhere an jedem Reihenschlußmotor anliegende Spannung vorteilhaft für die höhere Fahrzeuggeschwindigkeit auswirkt.

Die Reihenschlußcharakteristik beider Motoren eines einem angetriebenen Rad zugeordneten Motorpaares ist eine wesentliche Vorbedingung dafür, daß das Drehmoment nur eines der beiden Antriebsmotoren je Antriebsrad im Anfahr- und Langsamfahrbereich günstiger ist als das in der Parallelschaltung beider zusammen beschriebener Motoren abgegebene Summendrehmoment, wenn der' durch die Steuerung begrenzte maximale Batteriestrom bereits von dem einen der beiden Antriebsmotoren beim Anfahren aufgenommen wird.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung vorsieht, können die

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beiden Motoren eines Motorenpaares eine unterschiedliche Leistung aufweisen. So kann z. B. der schwächer ausgelegte Motor für den Änfahrbereich bestimmt sein, während der stärker ausgelegte Motor im Schnellfahrbereich zugeschaltet wird, um die zur Überwindung des in diesem Bereich überproportional ansteigenden Fahrwiderstandes notwendige Leistung aufzubringen. Bei zweckmäßiger Auslegung weist der geringer ausgelegte Motor ein besseres Anfahrdeehmoment auf als der größer dimensionierte. Falls hingegen der größer ausgelegte Motor allein im Anfahr- und Langsamfahrbereich zum Einsatz kommt, hat diese Auslegung den Vorteil, daß der Langsamfahrbereich höhere Geschwindigkeiten als andernfalls zuläßt. Die Festlegung der Leistung der beiden Motoren eines Motorenpaares und ihre Einsatzweise wird vor allem von dem gewünschten, Je nach Anwendungsfall vorgebbaren Zugkraft/Geschwindigkeitsverlauf des Antriebs - unter Berücksichtigung der Strombegrenzung - bestimmt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Anordnung so zu treffen, daß die beiden Motoren eines Motorenpaares eine gemeinsame Ankerwelle aufweisen und gegebenenfalls über einen Freilauf miteinander kuppelbar sind. Gegebenenfalls können, wie die Erfindung weiter vorsieht, die beiden Motoren eines Motorenpaares ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.

Der beschriebene Zweifachmotorantrieb je Antriebsrad hat den Vorteil, daß der im Anfahrbereich und im Bereich niedrigerer Geschwindigkeiten Verwendung findende Reihenschlußmotor optimal in seinem Zugkraft/Geschwindigkeitsverlauf an die Anforderungen des Stadtverkehrs angepaßt \fird. Insbesondere wird dieser Motor so ausgelegt, daß er unter Berücksichtigung seiner kurzzeitigen Überlastbarkeit und des durch die Steuerung begrenzten Anfahrstromes das für ein zügiges Anfahren erforderliche Drehmoment aufbringt. Ebenso wird der in der Sehne fahrtschaltung zugeschaltete zweite Motor Jedes Motorenpaares

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für diesen Einsatz im Schnellfahrtbereich optimiert. Dieser Motor bracht nicht für die erhöhte Wärmeentwicklung im Überlas tanfahrber eich ausgelegt zu sein, da er entweder bereits • hochgefahren (bei starrer Ankerverbindung) oder im lastfreien Schnellanlauf (bei Ankerverbindung über Freilauf) erst im Schnellfahrtbereich Last übernimmt.

Die bei dem erfindungsgemäßen Antrieb vorgesehene Unterteilung in einen Bereich von hohem Drehmoment und günstigerem Anfahr- und Beshleunigungsverhalten bei gleichzeitig begrenzter Höchstgeschwindigkeit und einen weiteren Bereich mit größerer Höchstgeschwindigkeit kann zum einen durch Umschaltung der Antriebsmotoren von Serienschaltung zu Paralle schaltung realisiert werden. Eine andere Alternative sieht vor, im erstgenannten Antriebsbereich nur einen Antriebsmotor je Motorenpaar einzusetzen und für den anderen Antriebsbereich den zweiten Antriebsmotor je Motorenpaar zuzuschalten. Da dies nur in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen vom Zugkraft/Geschwindigkeitsverlauf der jeweiligen Antriebsschaltung sinnvoll ist, sieht die Erfindung in ihrer weitere Ausgestaltung vor, daß in dem= Umschalter von Reihen- auf Parallelschaltung oder in der Schaltung zum Zuschalten des zweiten Motors zum ersten Motor je Motorenpaar eine in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer vorwählbaren höheren Geschwindigkeit unwirksame und bei einer vorwählbaren niedrigeren Geschwindigkeit wirksame Sperre vor gesehen ist und das Ansprechen der Sperre den umgekehrten Schaltvorgang auslöst.

Dies hat zur Folge, daß der Umschaltvorgang nicht völlig wil kürlich im Belieben des Fahrers liegt, sondern von diesem praktisch nur vorgewählt wird und er sich erst dann automati vollzieht, wenn das Fahrzeug die vorprogrammierte Geschwindi, keit rrreicht hat. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß beiden verschiedenen Betriebsstufen der verschiedenen Schal-

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tungen, nämlich einerseits Reihenschaltung oder Parallelschaltung und andererseits Ein-Motor-Antrieb oder Zwei-Mo tor en- Antrieb je Antriebsrad, der für sie jeweils optimale Betriebszustand zugeordnet wird. Die beiden vorwählbaren Geschwindigkeiten liegen hinreichend weit auseinander, um einer in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgenden jeweils entgegengerichteten Umschaltung von einer Betriebsart auf die andere vorzubeugen.

In Weiterbildung dieses allgemeinen Gedankens kann eine Vorwähleinrichtung für den Umschalter von Reihen- auf Parallelschaltung und/oder zum Zuschalten des zweiten Motors je Motorenpaar mit dem Fahrpedal verbunden sein. Es ergibt sich auf diese Weise eine dem Kick-down-Effekt entsprechende Betätigung des Fahrpedals in der Weise, daß beim Durchtreten des Pedals gegen einen entsprechend höheren Widerstand bis zum Anschlag des Pedals der Umschaltvorgang vorgewählt, aber tatsächlich erst dann ausgelöst wird, wenn die vorher eingestellte Geschwindigkeitsschwelle überschritten wird. Befindet sich das

20" Fahrzeug bereits in diesem höheren Geschwindigkeitsbereich, löst die Betätigung der Vorwähleinrichtung zugleich den Umschaltvorgang aus. Die Umschaltpunkte lassen sich zweckmäßig vom Geschwindigkeitsmesser oder einem mit dem einen Fahrzeugrad gekoppelten Drehzahlmesser abnehmen.

Diese Maßnahme verbessert auch die Sicherheit solcher Fahrzeuge unter Vermeidung eines plötzlichen Beschleunigungsschubs, der möglicherweise unerwartet immer dann eintreten würde, wenn bei Erreichen einer bestimmten eingestellten Geschwindigkeitsschwelle ohne klar erkenntliches Einwirken des Fahrers in die Schnellfahrtschaltung umgeschaltet würde.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der_vErfindung sowie anhand der

Zeichnung"./Hierbei zeigen, jeweils stark schematisiert: ^cop»

Fig. 1 die Anordnung des Antriebs bei einer ersten Ausführungsform sowie

Fig. 2 bei einer, zweiten Ausführungsform und

Fig. 3 Schaltbilder verschiedener möglicher Schaltungen der ^s wenigstens zwei Antriebsmotoren.

In den Figuren ist Jeweils ein vierrädiges Fahrzeug dargestellt, dessen Vorderräder 1 lenkbar und dessen Hinterräder 2 angetrieben sind. Im Heck 3 des Fahrzeugs ist eine ggf. aus mehreren Einzelzellen bestehende Batterie 4 untergebracht die mit einer Steuereinheit 5 verbunden ist,

Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform sind zwei Elektromotoren 6 und 7 vorgesehen. Die Wellen 8 und 9 beider Motoren 6 und 7 fluchten miteinander. Beide Motoren 6 und werden von der Steuereinheit 5 aus gesteuert. Die Antriebsübertragung eines Jeden Motors 6 und 7 erfolgt über eine Ket- te 11, einen Zahnriemen oder dergl., der über ein Kettenritzel 12 an der Motorwelle 8 bzw. 9 und das Kettenrad 13 läuft, welches mit dem zugehörigen angetriebenen Rad.2 des Fahrzeugs verbunden ist. Diese Antriebsübertragung gestattet eine schwingungsmäßige Entkoppelung zwischen dem Jeweiligen Elektromotor 6 bzw. 7 und dem Antriebsrad 2.

Durch entsprechende Schaltung der Steuereinheit 5 ist die Drehrichtung der Motoren 6 und 7 umkehrbar. Sie können elektrisch in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein, wozu gleichfalls die Steuereinheit 5 dient. Die Motoren 6 und 7 sind gleich stark ausgelegt. Bei Kurvenfahrt bewirkt die Steuereinheit 5 einen entsprechenden Ausgleich der Drehzahlen der Motoren 6 und 7. Dieser Ausgleich kann beispielsweise von dem Lenkausschlag der Vorderräder 1 abgeleitet sein.

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Die Ausführungsform nach Fig. 2 des elektromotorisch betriebenen Straßenfahrzeugs zeichnet sich aus durch die Anordnung eines Motorenpaares 17, 18 an jedem der beiden angetriebenen Räder 2, im Beispiel bestehend aus dem mit geringerer Leistung ausgelegten Motor 17 und einem demgegenüber etwa auf die doppelte Leistung ausgelegten Motor 18, die beide auf eine gemeinsame Antriebswelle 16 arbeiten und je durch eine Freilaufkupplung 10 miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind. Jedes Motorenpaar 17, 18 kann ein gemeinsames.

Gehäuse 20 für jeweils die Motoren 17 und 18 aufweisen* Die beiden Motorenpaare mit jeweils den Motoren 17 und 18 werden über die Steuereinheit 5 angesteuert. Die Schaltung der Steuereinheit 5 ist so ausgebildet, daß zum Anfahren lediglich die Antriebsmotoren 17 auf die jeweilige Welle 16 arbeiten und über die Kraftübertragung 11 die angetriebenen Räder 2 in Umdrehung versetzen. Hat das Fahrzeug die notwendige Geschwindigkeit erreicht, kann der zunächst von dem Antriebsmotor 17 durch den Freilauf 10 getrennte Motor 18 hinzugeschaltet werden, so daß dann die beiden Motorenpaare mit jeweil.¹ den Motoren 17 und 18 gemeinsam die Antriebsleistung erbringen. Dabei sind jeweils die Motoren 17^;-und die Motoren 18 untereinander in Serie geschaltet. Bei Unterschreiten einer vorgesehenen Mindestgeschwindigkeit werden die Motoren 18 wieder abgeschaltet, so daß die beiden Motoren 17 dann allein den Antrieb des Fahrzeugs über die "beiden Antriebsräder 2 bewirken.. Für eine zusätzliche Schnellfahrtschaltung kann gegebenenfalls - bei entsprechender Auslegung der Motoren eine Parallelschaltung aller vier Motoren 17 und 18 vorgesehen werden. .

An die Stelle der paarweisen Motorenanordnung 17 und 18 je angetriebenes Rad 2 können auch mehr als zwei Motoren treten, was jedoch im einzelnen nicht dargestellt ist, die in analoger Weise nach Wahl einander zu- und voneinander abgeschal-

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Die Steuereinheit 5 kann beispielsweise mit dem Tachometer 19 des Fahrzeugs verbunden seih und die Sperre für die Schnellfahrtschaltung bis zu einer vorwählbaren Geschwindigkeitsschwelle wirksam werden lassen. Auch kann die Steuei einheit 5 in Verbindung mit dem Tachometer 19 bei Unterschr« ten einer ebenfalls vorgebbaren zweiten Geschwindigkeitsschwelle die Umschaltung in die Langsamfahrtschaltung veranlassen.

Die Fig. 3 bis 7 geben verschiedene Schaltmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung wieder. So zeigt Fig. 3 im oberen T©il die Ausführungsform nach Fig. 1 mit nur zwei voneinander getrennten und in Reihe geschalteten Motoren 6 und 7. Diese können bei Erreichen eines bestimmten Fahrzu-Standes in Parallelschaltung umgeschaltet werden.

Beim Übergang zur Ausführungsform nail Fig. 2 werden zu den in Reihe geschalteten, Jetzt mit 17 bezeichneten Motoren, die den Anfahrbereich des Fahrzeugs bestreiten, von einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich aus die beiden gleichfalls untereinander in Reihe geschalteten Motoren 18 derart zugeschaltet, daß jedem Motor 17 ein Motor 18 mechanisch und elektrisch zugeschaltet ist. . ·

Die Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt die Reihenschaltung sämtlicher vier Motoren der beiden Motorenpaare nach Fig. 2.

Bei der Schaltung nach Fig. 5 befinden sich die beiden Motoren 17 in Reihenschaltung untereinander, hingegen sind die beiden Motoren 18 parallelgeschaltet. Umgekehr ist das Verhältnis bei der Schaltung nach Fig. 6, wo die beiden Motoren 17 in Parallelschaltung und die beiden Motoren 18 in Reihenschaltung betrieben werden.

Schließlich ist in Fig. 7 eine Parallelschaltung sämtlicher

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Motoren 17 und 18 der beiden Motorenpaare wiedergegeben. Daraus geht die große Vielfalt der möglichen Schaltungen und des dadurch möglichen unterschiedlichen Betriebsverhaltens des Fahrzeugs hervor. Die verschiedenen Möglichkeiten lassen sich durch einfache schaltungstechnische Maßnahmen abwandeln.

Ein Beispiel verdeutlicht die Vorteile des Betriebs des Fahrzeugs nach Fig. 2, wobei der Einfachheit wegen auf nur ein Motorenpaar 17, 18 Bezug genommen wird. Es wird ein Zwei-Motor-Antrieb mit den Motoren 17 und 18 (P_n^ je 6 kW, n_N = 2200 U/min, M_N1 = 24 Nm, ±_N1 = 200 A, U_n =40 V) mit einem nennleistungsgleichen Ein-Motor-Antrieb (P_N2 ⁼ 12kW, n_N = 2200 U/min, M_N£ = 2 M_N1 = 48 Mn, I_N2 = 2 I_N1 = 400 A, U_n = 40 V) für ein Elektrofahrzeug verglichen. Beide Motorenanordnungen, die für dieselbe -Nennspanne, -drehzahl und -leistung ausgelegt sind, arbeiten mit derselben Batterie 4, deren Strombegrenzung mit 400 A festgesetzt wird. Aus Vereinfachungsgründen wird für alle Motoren 17, 18 und den gegenübergestellten Einzelmotor derselbe Wirkungsgrad angesetzt. Bestimmungsgemäß weisen die beiden Motorenanordnungen im Schnellfahrtbereich - Gegenüberstellung der parallel geschalteten Motoren 17, 18 mit je 6kW und des Einzelmotors mit 12kW - dasselbe Beschleunigungsverhalten und dieselbe erzielbare Höchstgeschwindigkeit auf.

Bei dem folgenden Vergleich wird die Beschleunigung beider Motorenanordnungen im Anfahrbereich gegenübergestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß der im Anfahrbereich wirksame Motor 17 des Motorenpaares mit 6 kW bzw. der gegenübergestellte Einzelmotor mit 12kW den von der Batterie 4 her zulässigen Grenzstrom aufnehmen. Weiter wird die Wirkung der möglicherweise auftretenden magnetischen Überlastung des 6-kW-Motors 17 im Anfahrbereich außer Acht gelassen.

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Im gewählten Beispiel weist der 6-kW-Reihenschlußmo.tor 17 infolge des quadratischen Verknüpfungsgesetzes ein Anfahrdrehmoment von 4 · M_N1 = 96 Nm auf. Der gegenübergestellte einzelne 12-kW-Reihenschlußmotor erreicht nur 48 Nm, da die. Strombegrenzung nur den Nennstrom dieses 12-kW-Motors zuläßt, und dieser Motor damit sein Nenndrehmoment von 48 Nm erzielt. ·

Die größere Dimensionierung des einzelnen 12-kW-Elektromotorf der allein die gewünschte Fahrzeughöchstgeschwindigkeit sicherstellen muß, hat ein kleineres Anfahrdrehmoment zur Folge Das Elektrofahrzeug fährt mit dem 6-kW-Reihenschlußmotor 17 zügiger an. Der Vorteil der Anordnung von Motorenpaaren an- · stelle eines Einzelmotors pro Antriebsrad und des nacheinander Zuschaltens der Motoren 17 und 18 eines Motorenpaares besteht vor allem darin, daß bei dem Motorenpaar beim Anfahren unter Berücksichtigung der Stro mbegienzung ein höheres Beschleunigungsmoment zur Verfügung steht bei sonst gleichem Verhalten beider Antriebe im Schnellfahrbereich.

Es kann im übrigen gezeigt werden, daß die Eisensättigung des kleinen Motors 17 zwar die überhöhung seines Anfahrdrehmoments bei dem Grenzstrom gegenüber demjenigen des gegenübergestellten Einzelmotors dämpft, den Vorteil - insbesondere bei entsprechender magnetischer Auslegung - im Grundsatz jedoch nicht eliminiert.

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Patentansprüche

Straßenfahrzeug mit einem batteriegespeisten elektromotorischen Antrieb und mindestens zwei angetriebenen Rädern, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei über .eine gemeinsame Steuereinheit (5) gesteuerte Elektromotoren als Antriebsmotoren (6, 7) vorgesehen sind, von denen jeder über eine nichtstarre Antriebsübertragung (11) mit einem der Antriebsräder (2) verbunden ist.
2. Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Antriebsübertragung (11) zu einem Antriebsrad (2) zwei über glmeinsame Steuereinheit (5) gesteuerte •Elektromotoren (17, 18) vorgesehen sind und von jedem Motorenpaar (17, 18) der eine elektrisch und/oder mecha-' nisch zu dem anderen zuschaltbar bzw. von diesem abschaltbar gesteuert ist.
3. Straßenfahrzeug nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß der/die dem einen Antriebsrad (2) zugeordneten Motor/en (17, 18).mit dem/den dem anderen Antriebsrad (2) zugeordneten Motor/en (17, 18) über eine • ■ Reihen-/Parallel-Schaltung umschaltbar geschaltet sind.

•
4. Straßenfahrzeug nach einem der Ansprüche"1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Motoren (6, 7) oder eines Motorenpaares (17, 18) ein Reihenschlußmotor ist.

5. Straßenfahrzeug nach wenigstens einer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die.beiden Motoren (17, 18) eines Motorenpaares eine unterschiedliche Leistung aufweisen.

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6. Straßenfahrzeug nach v/enigstens einem der Ansprüche Λ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Motor (18^ eines Motorenpaares in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu- und abschaltbar gesteuert ist.

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7. Straßenfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoren (17, 18) eines Motorenpaares eine gemeinsame Ankerwelle (16) aufweisen und gegebenenfalls über einen Freilauf (i miteinander kuppelbar sind.

8. Straßenfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7f dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoren

■(17, 18) eines Motorenpaares ein gemeinsames Gehäuse (2C aufweisen.

9. Straßenfahrzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Umschalter von Reihen- auf Parallelschaltung oder in der Schaltung zum.

Zuschalten des zweiten Motors (18) zum ersten Motor (17) eine in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer vorwählbaren höheren Geschwindigkeit unwirksame und bei einer vorwählbaren niedrigeren Geschwindigkeit wirksame Sperre vorgesehen ist und das Ansprechen der Sperre den umgekehrten Schaltvorgang auslöst.

10. Straßenfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorwähleinrichtung für den Umschalter von Reihe: auf Parallelschaltung und/oder zum Zuschalten des zweite:

Motors (18) oder weiterer Motoren mit dem Fahrpedal verbunden ist.

11. Straßenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für Jede Antriebsübertragung (· zu einem Antriebsrad (2) mehr als zwei Elektromotoren (1'

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18) vorgesehen sind, die einzeln oder zu mehreren einem oder mehreren vorgeschalteten Elektromotoren elektrisch und/oder mechanisch zu- bzw. von diesem abschaltbar geschaltet sind.