DE3808524C3 - Regeleinrichtung für einen Prüfstand zum Prüfen von Kraftfahrzeugantriebsaggregaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen Prüfstand von Kraftfahrzeugaggregaten alleine oder in Fahrzeuge mit einer Elektromaschine als Vordermaschine, die als Stellglied in einem wahlweise auf Drehzahl- oder Drehmomentregelung einstellbaren ersten Regelkreis angeordnet und über mindestens ein Getriebe mit mindestens zwei Elektromaschinen als Hintermaschinen kuppelbar ist, die als Stellglieder je in wahlweise auf Drehzahl- oder Drehmomentregelung einstellbaren weiteren Regelkreisen angeordnet sind, wobei der auf Drehzahlregelung eingestellte Regelkreis der Vordermaschine von den auf Drehmomentregelung eingestellten Regelkreisen der Hintermaschine drehmomententkoppelt ist, und die auf Drehmomentregelung eingestellten Regelkreise der Hintermaschine von dem auf Drehzahlregelung eingestellten Regelkreis der Vordermaschine drehzahlentkoppelt sind und entsprechend umgekehrt, wenn die Vordermaschine auf Drehmomentregelung und die Hintermaschinen auf Drehzahlregelung eingestellt sind.

Eine Regeleinrichtung der vorstehend beschriebenen Gattung ist bekannt (DE-OS 25 35 610). Bei dieser Regeleinrichtung wird zur Drehmomententkopplung das Ausgangssignal des Drehzahlreglers der auf Drehzahlregelung eingestellten Vordermaschine über ein Entkopplungsnetzwerk und Rechenschaltungen, mit denen die Nichtlinearitäten des Feldschwächebereichs der als Gleichstrommaschinen ausgebildeten Vordermaschine und Hintermaschine ausgeglichen werden, auf die Sollwerteingänge der Drehmomentreglern unterlagerten Stromregler der Regelkreise der Hintermaschinen gegeben. Wenn die Vordermaschine momentgeregelt ist und die Hintermaschinen drehzahlgeregelt sind, werden zur Drehzahlentkopplung entsprechende Entkopplungsmittel eingesetzt.

Bekannt ist ein hochdynamischer Hinterachsgetriebeprüfstand mit einem Regelkreis, in dem sich eine als Gleichstrommaschine ausgebildete Vordermaschine befindet. Dieser Regelkreis enthält einen Regler für die System-Drehzahl und einen unterlagerten Stromregelkreis.

Weiterhin sind Regelkreise mit den Hintermaschinen vorhanden. Diese Regelkreise weisen Differenzdrehzahlregler und Differenzmomentregler mit unterlagerten Stromreglern auf. Zur Entkopplung der Regelkreise der Vordermaschinen und der Hintermaschine wird über den Drehzahlreglerausgang des Vordermaschinenregelkreises ein Beschleunigungsstromsollwert oder ein Bremsstromsollwert den Regelkreisen der Hintermaschinen zugeführt. Die Stromverteilung erfolgt im Verhältnis der Trägheitsmomente unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung. Bei der Momentenregelung wird durch den Reglerausgang ein Strom angefordert, der dem Sollmoment der Hintermaschinen entspricht. Die Vordermaschine wird unter Berücksichtigung der Übersetzung mit gegensinnigem Strom, der für das entsprechende Gegenmoment sorgt, beaufschlagt. Bei Differenzdrehzahlregelung ist die Differenzmomentregelung abgeschaltet und umgekehrt (ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 88 (1986) 1, S. 29, 32, 33, 34, 35).

Es ist auch eine Regeleinrichtung für einen Differentialprüfstand bekannt, bei dem eine als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgebildete Vordermaschine über ein Differentialgetriebe mit zwei Hintermaschinen mechanisch gekuppelt wird. Der Vordermaschine und den Hintermaschinen, die als Elektromaschinen ausgebildet sind, sind jeweils Stromregler zugeordnet. Dem Stromregler für die Vordermaschine ist ein Regler für die Schwerpunktdrehzahl vorgeschaltet, die aus den Drehzahlen der Vordermaschine, der Hintermaschinen und den Trägheitsmomenten der Vordermaschine und der Hintermaschinen bestimmt wird. Den Stromreglern der Hintermaschinen ist ein Regler für die Differenzdrehzahl, ein Regler für das Differenzmoment und ein Regler für das Summendrehmoment vorgeschaltet. Der Regler für das Summendrehmoment ist auch mit dem Stromregler der Vordermaschine verbunden. Zur Bedämpfung des Regelsystems werden die voneinander entkoppelten Zustandsgrößen Differenzdrehzahl der Hintermaschinen und Differenzdrehzahl zwischen Vordermaschine und Schwerpunktsdrehzahl der Hintermaschinen benutzt (DE- OS 32 01 408).

Bekannt ist schließlich ein Getriebeprüfstand, der mit drehzahl- und drehmomentgeregelten Gleichstrommaschinen ausgerüstet ist, die jeweils als Vordermaschine und als Hintermaschinen an das zu prüfende Hinterachsgetriebe angeschlossen sind.

Zur Entkopplung des Regelsystems werden p-kanonische Netzwerke eingesetzt (Dynamikverbesserungen geregelter Mehrmaschinenprüfstände von H.J. von Thau, Druckschriften Bestell-Nr. DIA 50 821 D der Firma BBC).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung so weiterzuentwickeln, daß eine Entkopplung der Regelkreise bei hoher Regel- und Wiederholgenauigkeit und exakter und genauer Führung und Regelung der Regelgrößen unter Anpassung an unterschiedliche Prüflinge ohne entdämpfende Wirkung durch die Entkopplungsmittel möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Mit den im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen lassen sich die oben angegebenen Forderungen bei den unterschiedlichen Kraftfahrzeugantriebsaggregaten trotz deren vielfältiger Eigenheiten erfüllen.

Es ist vorteilhaft, wenn zur Dämpfungsregelung jeweils zwischen zueinander zu dämpfenden Massen oder Maschinen deren Differenzwinkelgeschwindigkeit gebildet und den entsprechenden Regelkreisen zur Erzeugung eines Dämpfungs­ moments in den Maschinen aufgeschaltet wird. Die Dämpfungsregelung wird zwischen zwei, mit mechanischen Übertragungselementen, z. B. Wellen, Kupplungen, Getriebe, verbundenen Maschinen eingesetzt. Bei elektrischen Maschinen werden die Dämpfungsmomente in den Luftspalten wirksam. Die Dämpfungsregelung kann zwischen beliebigen Maschinen erfolgen, wobei zwei oder mehr Maschinen wie eine einzige Maschine wirken, indem die mittlere Winkelgeschwindigkeit dieser Maschinen gebildet und mit der Winkel­ geschwindigkeit einer weiteren Maschine zur Erzeugung der Differenzwinkel­ geschwindigkeit verarbeitet wird. Besonders günstig ist die Dämpfungsregelung dann, wenn die Störgrößenaufschaltung zur Drehzahl- und Drehmoment­ entkopplung im Rahmen einer Regelung vorgenommen wird. Die Dämpfungsregelung kann aber auch überall dort eingesetzt werden, wo zwei Massen, die gegebenenfalls bereits zusammengefaßte Massen sind, mit Stellantrieben versehen und durch mechanisch schwingungsfähige Gebilde miteinander verbunden sind.

Bei einem Übersetzungsgetriebe ist vorzugsweise ein Übersetzungsrechner vorgesehen, mit dem die mit dem Quadrat der Drehzahlübersetzung sich ändernden Parameter der Massenträgheitsmomente und Federkonstanten in den Regelkreisen angepaßt werden. Unter Übersetzungsgetriebe ist hierbei ein Getriebe zu verstehen, dessen Übertragungsverhältnis geändert werden kann. Der Übersetzungsrechner stellt z. B. die Parameter zur Bildung der Differenz­ winkelgeschwindigkeit und zur Anpassung der Dämpfungssignale an den Dämpfungsregelkreis ebenso wie zur Drehzahl- und Drehmomententkopplung ein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird bei einer Summendrehzahlregelung der elektrischen Hintermaschinen in der Vordermaschine ein Summen­ beschleunigungsmoment nach folgender Beziehung erzeugt:

womit mit M_BVM das Beschleunigungsmoment der Vordermaschine, mit I_{HM 11-14} das auf eine Achse bezogene Massenträgheitsmoment der Hintermaschinen, mit I_VM das Massenträgheitsmoment der Vordermaschine und mit i die auf die Achse bezogene Übersetzung zwischen der Vordermaschine und den Hintermaschinen bezeichnet ist. Vorzugsweise wird das Beschleunigungsmoment M_B11-14 mit einem analogen Rechenglied bestimmt. Durch die hochdynamische Arbeitsweise des analogen Rechenglieds werden Zeitfehler vermieden.

Es ist zweckmäßig, bei der Summendrehmomentregelung durch die Hintermaschinen zur Drehzahlkopplung in der Vordermaschine zeitgleich mit dem Lastmoment der Hintermaschinen ein Moment für die Vordermaschine zu bestimmen, das nach folgender Beziehung

berechnet wird, worin mit M_L11-14 die Summe der Lastmomente der Hinter­ maschinen bezeichnet ist. Das Lastmoment M_{L VM} wird vorzugsweise ebenfalls mit einem analogen Rechenglied bestimmt, um Zeitfehler zu vermeiden. Die hierbei nicht erfaßten Reibmomente des Kraftfahrzeugantriebsaggregats und der Antriebsmaschinen werden durch die Drehmoment- und Drehzahlregelung ausgeglichen. Die Reibmomente verursachen bei dynamischen Vorgängen einen Schleppwinkelfehler, der jedoch vernachlässigbar klein ist. Durch eine entsprechende Signallaufzeitverzögerung bei der Bildung der Entkopplungs­ momente wird dieser dynamische Fehler bedarfsweise bei einer zweckmäßigen Ausführungsform auf einen vernachlässigbar kleinen Rest reduziert. Unbe­ deutend ist auch der dynamische Fehler, der sich durch den geringfügig zeitverschobenen Drehmomentaufbau zwischen Welle und Luftspalt an der Vorder­ maschine ergibt. Bei der Dämpfungsregelung werden z. B. die auf die gleiche Achse bezogenen Differenzwinkelgeschwindigkeiten aus der Winkel­ geschwindigkeit des Rotors der Vordermaschine und der mittleren Winkel­ geschwindigkeit der Rotoren der Hintermaschinen gebildet. Von der Differenz­ winkelgeschwindigkeit abgeleitete Drehmomente werden bei elektrischen Maschinen in den Luftspalten der Maschinen erzeugt. Dabei wirken die Luftspalt­ momente der Vordermaschine entgegen. Hierdurch werden die Schwingungen der verteilten Massen der Rotoren und elastischen Wellenverbindungen gedämpft. Es ist günstig, wenn in der gleichen Weise Dämpfungsregelungen zwischen den Hintermaschinen der jeweiligen Vorder- und Hinterachse sowie der linken und der rechten Hintermaschine der Vorderachse und der linken und rechten Hintermaschine der Hinterachse vorgesehen sind.

Vorzugsweise sind die für Achsen von Differentialgetrieben vorgesehenen Regelkreise jeweils mit Einrichtungen zur Drehmomentbegrenzung der über die Achsen übertragenen Drehmomente versehen. Hierdurch ist es möglich, ohne besondere Regelartumschaltung sehr unterschiedliche Antriebsaggregate zu prüfen. Die von Differenz- und Verteilergetrieben übertragbaren Differenz­ momente können sich dabei zwischen 0 und Nennmoment bewegen, d. h. zwischen extremer Leichtgängigkeit und Differentialsperre.

Wenn die Lastverteilung bei Getrieben selbsttätig veränderbar ist, ist eine Einrichtung zur Drehmomentbegrenzung besonders günstig, bei der jeweils einer Summierstelle für die Achse, ein Momentenistwert und ein Momentengrenzwert zugeführt wird, wobei der Summierstelle ein Regelbaustein nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig direkt mit einem Eingang eines Differenzverstärkers und über eine Diode mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers und dem Ausgang des Drehzahlreglers für die jeweilige Achse verbunden ist, und wobei der Differenzverstärker über eine Diode auf die Summierstelle rückgekoppelt ist. Mit dieser Anordnung ist eine Absolutwertbegrenzung der Drehmomente möglich. Es ist immer nur die Drehzahl- oder die Momentenregelung im Eingriff, während die andere Regelungsart so mitgeführt wird, daß sie jederzeit ohne größeren Einschwingvorgang die Regelung übernehmen kann.

Mit den oben beschriebenen Anordnungen können auch einzelne Bestandteile von Antriebsaggregaten oder das gesamte Antriebsaggregat, bei denen folgende Verhältnisse vorliegen können, geprüft werden.

• 1. Allradaggregate können unterschiedlich ausgebildet sein. Unterschiede sind in bezug auf Leistung, Art (Schalt- oder Wandlergetriebe), den Übersetzungsbereich, die Lastverteilung (Art des Verteilergetriebes, der Differentialsperre, der Differentialbremse) vorhanden.
• 2. Während des Prüfvorgangs können im Allradaggregat Schalt- und Kupplungsvorgänge durchgeführt werden.
• 3. Die Regeleinrichtung enthält nichtlineare Stellglieder, z. B. den Verbrennungsmotor oder eine Gleichstrom-Vordermaschine im Feldstellbereich.
• 4. Allradaggregate stellen in Verbindung mit der Vordermaschine und der Hintermaschine ein schwach gedämpftes, schwingungsfähiges mechanisches System dar, das verteilte Federn und Massen enthält.
• 5. Für die Lastverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse kommen sehr unterschiedliche technischen Lösungen zur Anwendungen. Angefangen bei der direkten starren Kupplung der beiden Achsen bis zum Einsatz von Lastverteilergetrieben mit unsymmetrischem Differential mit automatischer Betätigung der Vorderachszu- und abschaltung und der Differentialbremse.
• 6. Das Hinterachsdifferential wird häufig mit einer Differentialbremse oder Differentialsperre ausgerüstet. Im Verteiler- und Hinterachsgetriebe werden als Kraftübertragungs- und -verteilerelemente auch Viskosekupplungen oder -bremsen und Torsendifferentiale eingesetzt.
• 7. Die unterschiedlichen Allradsysteme haben alle das Ziel, die Antriebskräfte des Fahrzeugs schlupfarm und optimal auf die Fahrbahn zu bringen. Je nach dem Aufbau des Kraftfahrzeugantriebsaggregats kann auch nur eine Vorderachse, eine Hinterachse oder ein Verteilergetriebe geprüft werden. Wird nur ein Teil eines Allradaggregates geprüft, dann ergibt sich ein einfacherer Aufbau der Prüfeinrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein Allradaggregat, das in einem Allradprüfstand angeordnet ist,

Fig. 2 ein Schwingungsmodell eines Allradprüfstands,

Fig. 3a bis 3d Schwingungsmodelle von vier Zwei-Masse-Systemen,

Fig. 4a ein Schaltbild eines durch Störgrößenaufschaltung entkoppelten Drehzahl-Drehmomentregelkreises,

Fig. 4b ein Schaltbild eines durch Steuerung entkoppelten Drehzahl- Drehmomentregelkreises,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Übersetzungsrechners,

Fig. 6 ein Kennfeld einer Differenzdrehzahl/Differenzmomenten­ regelung,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Differenzdrehzahlreglers mit Drehmomentbegrenzung.

In Fig. 1 ist ein Allradaggregat 1 dargestellt, das über eine Welle 2 mit einer Vordermaschine 3, einer Gleichstrom-Nebenschlußmaschine, verbunden ist. Die Welle 2 ist an eine Schaltkupplung 4 angeschlossen, die ausgangsseitig über eine nicht näher bezeichnete Welle mit einem Getriebe 5 in Verbindung steht. Bei dem Getriebe 5 kann es sich um ein Schaltgetriebe oder ein automatisches Getriebe, z. B. ein Wandlergetriebe, handeln. Dem Getriebe 5 ist z. B. ein unsymmetrisches Verteilergetriebe 6 mit einer Bremse nachgeschaltet, um eine vorgebbare Momentenaufteilung zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern zu erreichen. Mit Hilfe einer eingebauten Bremse oder Sperre kann die konstruktiv vorgegebene Momentenaufteilung überbrückt werden. Vom Verteilergetriebe 6 zweigen nicht näher bezeichnete Wellen zu einem Hinterachsdifferentialgetriebe 7 und einer Vorderachskupplung 8 ab. Das Hinterachsdifferentialgetriebe 7 kann eine Bremse 9 aufweisen. Der wahlweise zuschaltbaren Vorderachskupplung 8 ist ein Vorderachsdifferential­ getriebe 10 nachgeschaltet.

Mit den vom Vorderachsdifferentialgetriebe 10 ausgehenden Wellen sind jeweils eine erste Hintermaschine 11 und eine zweite Hintermaschine 12 verbunden. An die Wellen des Hinterachsdifferentialgetriebes 7 sind jeweils eine dritte Hintermaschine 13 und eine vierte Hintermaschine 14 angeschlossen. Die Hintermaschinen 11 bis 14 sind jeweils als Gleichstrom- Nebenschlußmaschinen ausgebildet und haben den gleichen Aufbau.

In Fig. 1 ist ein Allradaggregat mit unsymmetrischem Verteilergetriebe mit zu- und abschaltbarer Vorderachse und mit betätigbaren Differential­ bremsen oder Sperren dargestellt.

Die Antriebs- und Bremsmaschinen sind Gleichstrom-Maschinen, die sowohl im Anker- als auch im Feldstellbereich betrieben werden.

Die Unlinearität im Feldstellbereich der Gs-Maschinen hat ihre Ursache in der Feldflußänderung. Sie kann erfaßt und durch Einführung einer Korrektur­ größe in den Regelkreisen eliminiert werden, um eine dynamisch gute Regelung zu erzielen.

Die Korrekturgröße für die Linearisierung der Gs-Maschine im Feldstell­ bereich läßt sich mathematisch aus den Maschinengrößen zur Berechnung des Luftspaltmomentes ermitteln.

Der Allradaggregatprüfstand bildet mit der Vordermaschine 3 und den Hintermaschinen 11 bis 14 ein schwingungsfähiges Federn-Massen-System.

Im Prüfaufbau sind die Antriebsmaschinen und die Belastungsmaschinen über die Wellen und das Allradaggregat mechanisch miteinander verbunden.

Infolge der verteilten Massen der Maschinenläufer und der elastischen Wellenverbindungen stellt dieser Prüfaufbau ein mechanisch schwingungsfähiges, schwach gedämpftes Mehrfach-Federn-Masse-System dar, das bei der Energieübertragung ständig zum Schwingen angeregt wird.

Die praxisgerechte Prüfung des Allradaggregats 1 ist daher nur möglich, wenn die Schwingungen gedämpft werden. Es wird vorzugsweise eine elektrische Schwingungsdämpfung vorgesehen. Das Schwingungsmodell des in Fig. 1 dargestellten Allradprüfstands geht aus Fig. 2 hervor.

In Fig. 2 bedeuten I_VM das Massenträgheitsmoment des Rotors der Vordermaschine 3. I_HM₁₁, I_HM₁₂, I_HM₁₃ und I_HM₁₄ sind die Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen. C_VM stellt die Federkonstante der Welle 2 dar. Mit i_VM/K ist die Getriebeübersetzung zwischen der Welle 2 und der Kardanwelle bezeichnet. Das unsymmetrische Verteilergetriebe 6 bewirkt eine mit i_VK bezeichnete Getriebeübersetzung zwischen Kardanwelle und Vorderachse und eine mit i_KH bezeichnete Getriebeübersetzung zwischen Kardanwelle und Hinterachse. Mit C_KV und C_KH sind jeweils die Federkonstanten zwischen Kardanwelle und Hinterachse bezeichnet, C₁, C₂, C₃, C₄ bezeichnen jeweils die Federkonstanten der drehbaren Teile zwischen dem Vorderachsdifferentialgetriebe 10 und der ersten bzw. zweiten Vordermaschine 11, 12 sowie zwischen dem Hinterachsdifferentialgetriebe 7 und der dritten bzw. vierten Hintermaschine 13, 14.

Das in Fig. 2 dargestellte Modell eines Mehr-Federn-Massen-Systems mit Getriebeübersetzungen kann auf diese Weise in mehrere, einfache Zwei-Massen- Systeme ohne Übersetzungen umgeformt werden. Bei Anordnungen mit zwischengeschalteten Getrieben ist es zweckmäßig, die Federkonstanten C und die Massenträgheitsmomente I auf eine Getriebeseite bzw. eine Achse zu beziehen. Die Umrechnung auf eine andere Getriebeseite erfolgt mit i ².

Bei Zwei-Massenschwingern I₁, I₂ mit Getriebeübersetzungen i und den Federkonstanten C₁, C₂ wird die Getriebeübersetzung wie folgt berücksichtigt:

I₂_red = I₂ × i ²
C₂_red = C₂ × i ²
ω₂′ = ω₂ × i
i = ω₁/ω₂

Mit ω₁ und ω₂ sind die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Massen I₁ und I₂ bezeichnet. I_2red bedeutet die auf die Seite der Masse I₁ reduzierte Masse I₂. C_2red bedeutet die auf die Seite der Masse I₁ reduzierte Federkonstante C₂.

Die Federkonstanten C₁ und C₂ beiderseits des Getriebes können zu einer Gesamtfederkonstanten C′ zusammengefaßt werden:

Die vier Zwei-Massen-Systeme ohne Übersetzung sind in den Fig. 3a, 3b, 3c und 3d dargestellt. Hierin sind mit I_{HM 11-14} die bezogenen Massenträgheitsmomente aller Hintermaschinen 11-14, mit I_{HM 11, 12} die bezogenen Massenträgheitsmomente der ersten und zweiten Hintermaschine 11, 12 und mit I_{HM 13, 14} die Massenträgheitsmomente der dritten und vierten Hintermaschine 13, 14 bezeichnet. Zwischen dem Rotor der Vordermaschine 1 und der Summe der bezogenen Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen 11- 14, der Summe der bezogenen Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen 11, 12 der Vorderachse und der Hintermaschinen 13, 14 der Hinterachse sind jeweils die bezogenen Torsionsfederkonstanten C_VM/11-14, C_V/H, C_11/12 und C_13/14 vorhanden. Die sich zwischen den vorstehend angegebenen Elementen ergebenden Dämpfungsmomente sind in Fig. 3a bis 3d mit D_VM/11-12, D_V/H, D_11/12 und D_13/14 bezeichnet. Die Getriebeübersetzung ist bei den oben angegebenen Torsionsfederkonstanten C_Vm/11-14, C_V/H, C_{11, 12} und C_{13, 14} bereits berücksichtigt. Dies gilt auch für die Massenträgheitsmomente I_{HM 11-14}, I_{HM 13, 14}, I_{HM 12} und I_{HM 14}.

Es sei angenommen, daß sich die Massen mit den Massenträgheitsmomenten I_VM, I_{HM 11-14} bzw. I_{HM 11, 12}, I_{HM 13, 14} bzw. I_{HM 11}, I_{HM 12} und I_{HM 13}, I_{HM 14} jeweils mit den Winkelgeschwindigkeiten ω_VM, ω_{HM 11-14}, ω_{HM 11, 12}, ω_{HM 13, 14}, ω_{HM 11}, ω_{HM 12}, ω_{HM 13} und ω_{HM 14} bewegen. Aus den Differenzen ω_VM-ω_{HM 11-14}, ω_{HM 11, 12}-ω_{HM 13, 14}, ω_{HM 11}-ω_{HM 12} und ω_{HM 13}-ω_{HM 14} werden jeweils Differenzwinkelgeschwindigkeiten Δω_3a, Δω_3b, Δω_3c und Δω_3d gebildet. In den Luftspalten der Vordermaschine 3 und den Hintermaschinen 11 bis 14 werden diesen Differenzwinkelgeschwindigkeiten proportionale Drehmomente M_D3a, M_D3b, M_D3c, M_D3d erzeugt. Die Dämpfungsgrößen Δω_3a, Δω_3b, Δω_3c Δω_3d und M_d3a, M_d3b, M_d3c, M_d3d sind Wechselgrößen, deren Frequenz durch die mechanischen Schwinger eingeprägt ist (Resonanzfrequenzen).

Die Quotienten

sind Maße für die Dämpfungswirkung und werden in den Regelkreisen optimal eingestellt. Befinden sich zwischen den Schwungmassen Getriebe, so sind diese mit der Übersetzung

bei der Dämpfungsregelung zu berücksichtigen.

Bei Allradaggregaten mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen (Schalt- oder Automatikgetriebe) wird eine automatische Anpassung der Dämpfungs­ regelung an die sich mit der Übersetzung ändernden Regelparameter durchgeführt.

Die Fig. 4a zeigt ein Schaltbild von Regelkreisen für die Vorder­ maschine 3 und die Hintermaschinen 11-14 mit Drehmomententkopplung im Drehzahlregelkreis 15 der Vordermaschine 3 und mit Drehzahlentkopplung in den Regelkreisen der Hintermaschinen 11-14. Der auf Drehzahlregelung eingestellte Regelkreis 15 für die Vordermaschine 1 enthält einen Soll­ wertgeber 16, der an ein Summierglied 17 angeschlossen ist, dem über einen Regelverstärker 18 ein Summierglied 17a und ein Gleichrichter 19 nach­ geschaltet sind. Der Gleichrichter 19 speist die Vordermaschine 3, die einen Drehzahlistwertgeber 20 aufweist, dessen Ausgang mit dem Summierglied 17 verbunden ist. Der Regelkreis 15 kann einen unterlagerten Anker­ stromregelkreis haben. Bei der in Fig. 4a dargestellten Anordnung sind vier auf Drehmomentregelung eingestellte Regelkreise 21, 22, 23, 24 je für eine der Hintermaschinen 11, 12, 13, 14 vorgesehen. Bei der in Fig. 4a dargestellten Anordnung ist ein Sollwertgeber 25 für das Drehmoment vorgesehen. Es ist möglich, daß jeder Regelkreis 21 bis 24 einen eigenen Sollwertgeber enthält. Wenn nur ein Sollwertgeber mit Summierstellen 26, 27, 28, 29 des jeweiligen Regelkreises 21 bis 24 verbunden ist, dann wird eine Summendrehmomentregelung durchgeführt. Der Summierstelle 26 ist ein Regelverstärker 30 und über eine weitere Summierstelle 26a ein Gleichrichter 31 nachgeschaltet, der die erste Hintermaschine 11 speist. Der Regelkreis 22 enthält einen der Summierstelle 27 nachgeschalteten Regelverstärker 32, der über eine Summierstelle 27a und einen Gleichrichter 33 mit der Hintermaschine 12 verbunden ist. Der Regelkreis 23 weist einen der Summierstelle 28 nachgeschalteten Regelverstärker 34 auf, der über eine Summierstelle 28a und einen Gleichrichter 35 die Hintermaschine 13 speist. Im Regelkreis 24 ist ein der Summierstelle 29 nachgeschalteter Regelverstärker 36 über die Summierstelle 29a und den Gleichrichter 37 mit der Hintermaschine 14 verbunden. An den an die Rotoren der Hintermaschinen 11 bis 14 angeschlossenen Enden der Wellen des Allradaggregats 1 sind jeweils Drehmomentistwertgeber 38, 39, 40, 41 vorgesehen, die je an eine der Summierstellen 26, 27, 28, 29 angeschlossen sind.

Bei einer nicht entkoppelten Drehzahl/Drehmomentregelung wird bei einem Beschleunigungsvorgang das Gesamtbeschleunigungsmoment aller am Prüfanbau beteiligten Massenträgheitsmomente als Luftspaltmoment M_LSVM im Luftspalt der Vordermaschine 1 erzeugt. Es teilt sich dort auf in das Beschleunigungsmoment MW_VM. Mit dem Wellendrehmoment MW_VM werden über das Prüfgetriebe die Massenträgheitsmomente der Hintermaschinen 11 bis 14 beschleunigt.

Dabei gelten folgende Drehmomentgleichungen:

+ M_LSVM - MB_VM - MW_VM = 0

+MW_11-14 - MB_11-14 = 0, worin mit MW_11-14 das Wellendrehmoment der Hintermaschinen und mit MB_11-14 das Summenbeschleunigungsmoment der Vordermaschine bezeichnet ist. Das Wellendrehmoment MW_11-14 wirkt dabei als Störgröße des Drehmomentregelkreises und ist somit unerwünscht.

Bei der Drehmomententkopplung wird das Wellenmoment MW_11-14 dadurch vermieden, daß ein Luftspaltmoment M_{LS 11-14} gleicher Größe und Richtung erzeugt wird. Das Luftspaltmoment M_{LS 11-14} steht in einer mathematischen Beziehung zum Luftspaltmoment der Vordermaschine M_LSVM.

Es gilt:

Die Drehmomentberechnung von M_{LS 11-14} erfolgt hochdynamisch ohne Zeitfehler mit einem analogen Rechenglied 42, dessen Eingang über einen nicht näher bezeichneten Regelverstärker an die den Summierstellen 26 bis 29 nachgeschalteten Regelverstärker 30, 32, 34, 36 gelegt ist.

Über einen weiteren Eingang ist das Rechenglied 42 mit einem Über­ setzungsrechner verbunden, der vorzugsweise mit mehreren in Fig. 4a nicht dargestellten Übersetzungsrechnern verbunden ist, die am Getriebe 5, dem Verteilergetriebe 6 und dem Hinterachs- sowie Vorderachsdifferential­ getriebe 7, 10 die Übersetzungsfaktoren bestimmen und ein Gesamt­ übersetzungsverhältnis 1 : i berechnen, das für die Drehmomententkopplung bei Summendrehmomentregelung der Hintermaschinen 11 bis 14 auf die in Fig. 4a gezeigte Art verwendet wird. Der Ausgang des Rechenglieds 42 ist mit der Summierstelle 17a verbunden.

Der Ausgang des Regelverstärkers 18 speist über einen nicht näher bezeichneten Regelverstärker ein weiteres Rechenglied 43, das einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Übersetzungsrechner verbunden ist und mit 1 : i beaufschlagt wird. Der Ausgang des Rechenglieds ist zur Drehzahlentkopplung der Drehmomentregelkreise 21 bis 24 mit den Summierstellen 26a bis 29a verbunden.

Bei nicht drehzahlentkoppelten Drehmomentregelkreisen stellt sich durch Drehmomentbelastungen bei den Verdrehwinkeln α_VM/11-14 der Wellen vor den Hintermaschinen 11 bis 14 jeweils ein Schleppwinkelfehler ein, der im folgenden generell mit α_n bezeichnet ist.

Bei der Last null stellt sich der Winkel α₀ ein.

Wird bei einem nicht drehzahlentkoppelten System z. B. infolge der Summen-Drehmomentregelung mit Hilfe der Hintermaschinen 11-14 ein Drehmoment M 11-14 aufgebracht, so werden die Wellen in der Größe des Verdrehwinkels ωA/11-14 aufgezogen und bei der Drehzahlregelung mit P-I-Regler wird der Winkelschleppfehler α_n verursacht. Letzterer stört während der Laständerungszeit die Drehzahlregelung. Der Drehzahlfehler ist dabei:

Die Drehzahlentkopplung vermeidet diesen dynamischen, lastabhängigen Fehler, indem zeitgleich mit dem Lastmoment auf der Radmaschinenseite auch das sich aus der Übersetzung errechenbare Gegendrehmoment der Vordermaschine als Luftspaltmoment vorgegeben wird.

Die Größe dieses Entkoppelungsmomentes M_LVM wird aus dem Lastmoment der Hintermaschinen errechnet nach der Beziehung:

Die Regelung realisiert aus diesem Solldrehmoment das erforderliche Luftspaltmoment M_LSVM.

Die dabei nicht erfaßten Reibmomente des Prüfaufbaues werden über die Drehzahlregelung ausgeglichen. Der dadurch bedingte Restschleppfehler ist sehr klein.

Die in Fig. 4a dargestellte Anordnung kann auch in einer anderen Betriebsart arbeiten, in der der Regelkreis 15 auf eine Drehmomentregelung eingestellt ist, während die Regelkreise 21 bis 24 auf eine Summendrehzahlregelung eingestellt sind. Das Achswellenmoment der Vordermaschine 3 wird mit einem Drehmomentistwertgeber 3a gemessen, der an einen Eingang eines Umschalters 15a gelegt ist, dessen anderer Eingang mit dem Drehzahlistwertgeber 20 verbunden ist. Bei der Einstellung des Regelkreises 15 auf Drehmomentregelung weist der Umschalter 15a eine Stellung auf, die der in Fig. 4a dargestellten entgegengesetzt ist.

Die Hintermaschinen 11 bis 14 sind jeweils mit Drehzahlistwertgebern 11a, 12a, 13a, 14a verbunden, die je an einen Eingang eines Umschalters 21a, 22a, 23a und 24a gelegt sind. Bei der Betriebsart Drehzahlregelung weisen die Umschalter 21a bis 24a die zur dargestellten Schalterstellung entgegengesetzte Stellung auf. Die Rechenglieder 42, 43 sind an einen Umschalter 44 angeschlossen, der dann - wenn der Regelkreis 15 auf Dreh­ momentregelung und die Regelkreise 21 bis 24 auf Summendrehzahlregelung eingestellt sind - in der zu Fig. 4a entgegengesetzten Schalterstellung das Übersetzungsverhältnis i vorgibt.

Die Fig. 4b zeigt eine Anordnung, bei der die Drehzahl/Drehmomententkopplung in einem Regelkreis 15 für die Vordermaschine 3 und in Regelkreisen 21 bis 24 für die Hintermaschinen im Rahmen einer Steuerung durchgeführt wird. Gleiche Elemente sind bei den in Fig. 4a und 4b dargestellten Anordnungen mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Regelkreise 21 bis 24 haben bei der in Fig. 4b dargestellten Anordnung den gleichen Aufbau wie bei der in Fig. 4a gezeigten Anordnung, d. h. sie sind wahlweise auf Drehmoment- oder Drehzahlregelung einstellbar. Bei der in Fig. 4b gezeigten Stellung der Umschalter 15a, 21a, 22a, 23a und 24a ist der Regelkreis 15 auf Drehzahlregelung eingestellt, während die Regelkreise 21 bis 24 jeweils auf Drehmomentregelung eingestellt sind. Der Sollwertgeber 25 ist nicht nur an die Summierstellen 26, 27, 28 und 29, sondern auch an einen nicht näher bezeichneten Regelverstärker angeschlossen, dem das Rechenglied 42 nachgeschaltet ist, das ausgangsseitig mit der Summierstelle 17a verbunden ist. Der Sollwertgeber 16 ist neben der Summierstelle 17 noch über ein Differenzierglied 44a mit einem nicht näher bezeichneten Regel­ verstärker verbunden, an den das Rechenglied 43 angeschlossen ist, welches ausgangsseitig an die Summierstellen 26a, 27a, 28a und 29a gelegt ist.

Der Sollwert der Drehzahl wird differenziert und nach Multiplikation mit 1 : i als Störgröße den Summierstellen 26a bis 29a aufgeschaltet. Der Sollwert des Drehmoments wird nach Multiplikation mit 1 : i der Summier­ stelle 17a als Störgröße aufgeschaltet. Es handelt sich dabei um eine qualifizierte Vorsteuerung, die annähernd wie eine zur Entkopplung verwendete Regelung mit Störgrößenaufschaltung arbeitet. Der Vorteil der Anordnung ist darin zu sehen, daß keine entdämpfende Wirkung auftritt.

Wenn die Umschalter 15a, 21a, 22a, 23a und 24a und 44 die entgegen­ gesetzten Stellungen wie in Fig. 4b aufweisen, dann arbeitet der Regelkreis 15 in der Betriebsart Drehmomentregelung, während die Regelkreise 21 bis 24 in der Betriebsart Drehzahlregelung arbeiten.

Zur richtigen Parametrierung der Entkopplung und der Dämpfungsregelung ist ein Istwertsignal der Gesamtübersetzung vorteilhaft. Da diese Gesamtüber­ setzung nicht immer sicher von außen z. B. von einem Rechner oder von Hand vorgegeben werden kann, und diese Übersetzung z. B. bei einem Automatik­ getriebe drehzahl- und drehmomentabhängig ist, wird ein in Fig. 5 gezeigter analoger Übersetzungsrechner 45 mit einstellbarem Zeitverhalten eingesetzt. Mit Hilfe des einstellbaren Zeitverhaltens kann der Über­ setzungsrechner z. B. beim Anfahrvorgang trotz kleiner Drehzahlistwerte schnell die Übersetzung erkennen und schaltet dann auf eine gute Mittelwertbildung um.

Der Übersetzungsrechner 45 hat drei Eingänge 46, 47, 48, an die je ein Drehzahlistwert angelegt werden kann. In Fig. 5 sind die entsprechenden Drehzahlistwerte ∓xn 1, ∓xn 2 und ∓xn 3 bezeichnet. Der Drehzahlistwert xn 1 kann von der Tachomaschine der Vordermaschine 3 stammen, während die Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 beispielsweise von jeweils einer Hinter­ maschine erzeugt werden. Bei Summendrehmomentregelung sind z. B. die Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 die mittleren Drehzahlen der Paare von Hintermaschinen 11, 12 und Hintermaschinen 13, 14. Der Drehzahlistwert xn 3 beaufschlagt unmittelbar und der Drehzahlistwert xn 2 über einen Schalter 50 eine Summierstelle 49, der ein Regelverstärker 51 nachgeschaltet ist. An der Summierstelle 49 ist also ein der Differenz der Drehzahlistwerte entsprechender Wert verfügbar. In der anderen Stellung des Schalters 50 würde der Drehzahlistwert xn 3 an der Summierstelle 49 zweimal aufsummiert. Der Ausgang des Regelverstärkers 51 ist über die Reihenschaltung von Spannungsteilerwiderständen 52, 53, 54, von denen zwei durch Schalter 56, 61 bedarfsweise überbrückt werden können, mit einem Integrator 57 verbunden, der einen Kondensator 55 enthält. Dem Integrator 57 ist ein Betragsbildner 58 nachgeschaltet. Der Ausgang des Integrators 57 ist mit dem Eingang eines Multiplizierers 59 verbunden, dessen weiterer Eingang über einen Regelverstärker 60 an den Eingang 48 gelegt ist. Der Ausgang des Multiplizierers 59 ist an die Summierstelle 49 gelegt. Mit den Schaltern 56, 61 läßt sich die Zeitkonstante der Integration einstellen.

Der Ausgang des Regelverstärkers 51 speist über ein Differenzierglied 62 einen Regelverstärker 63 mit parallel geschaltetem Kondensator 64. Am Ausgang 65 des Regelverstärkers 63 steht ein Signal zur Verfügung, das der Differenz der Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 proportional ist und zur Dämpfungsregelung verwendet wird. Unter der oben angegebenen Voraus­ setzung, daß die Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 von den Hintermaschinen 11, 12 abgeleitet sind, ist der Ausgang 65 mit der Summierstelle 26 oder 27 verbunden, um in dem Rotor der Hintermaschine 11 oder 12 ein der Differenzdrehzahl proportionales Luftspaltmoment zu erzeugen. Anstelle der Drehzahlistwerte xn 2 und xn 3 können auch Winkelgeschwindigkeitsistwerte verwendet werden, wodurch am Ausgang 65 ein der Differenzwinkel­ geschwindigkeit proportionales Signal erzeugt wird, das, je nach der Beschaltung der Regelverstärker in den Regelkreisen 21, 22, zur Erzeugung des Luftspaltmoments ausgenutzt wird.

Am Ausgang 66 des Betragsbildners 58 ist ein Signal verfügbar, das dem Kehrwert des Übersetzungsverhältnisses 1 : i entspricht und dem Schalter 44 zugeführt wird. Bei der in Fig. 5 angegebenen Stellung der Schalter 50 und 61 tritt am Ausgang des Regelverstärkers 51 ein der Differenzdreh­ zahlistwerte x_n₂-x_n₃ entsprechendes Signal auf.

Über den Multiplizierer 59 wird eine Division durch den Drehzahlistwert x_n₁ bewirkt, so daß sich ein Verhältnis

ergibt. Falls das mittlere Übersetzungsverhältnis des Vorderachsdifferential­ getriebes 10 benötigt wird, werden die Istwerte und mit positiven Vorzeichen der Summierstelle 49 zugeführt. Dann ergibt sich am Ausgang 66 das Verhältnis

Dieser Kehrwert der mittleren Drehzahl des Vorderachsdifferentialgetriebes 10 wird für die Umrechnung der Massenträgheitsmomente der Rotoren der Hintermaschinen 11, 12 auf eine Achse benötigt, um bei der Drehmoment­ entkopplung die richtige Größe des Luftspaltmoments in der Vordermaschine 3 zu erzeugen. Die Umrechnung erfolgt z. B. in einem nicht dargestellten Rechenglied. Für das Vorderachsdifferentialgetriebe 10, das Hinterachs­ differentialgetriebe 7 und das Ausgleichsgetriebe 6 sind Differenz­ drehzahl-, Differenzdrehmomentenregelungen vorgesehen. Bei der Differenz­ drehzahlregelung ist eine Differenzmomentbegrenzung vorgesehen. Dadurch ist es möglich, ohne besondere Regelartumschaltung sehr unterschiedliche Allradaggregate zu prüfen. Die von den Differentialgetrieben und dem Verteilergetriebe übertragbaren Differenzmomente können sich dabei zwischen dem Moment 0 und dem Nennmoment, d. h. zwischen extremer Leicht­ gängigkeit und Differentialsperre bewegen.

Die Fig. 6 zeigt das Kennfeld einer Differenzdrehzahl/Differenzdrehmomentregelung, wobei in Abszissenrichtung das Verhältnis der Differenzdrehzahl Δn zur Nenndifferenzzahl Δn_N und in Ordinatenrichtung das Verhältnis des Differenzmoments ΔM zum Differenznennmoment ΔM_N eingetragen ist. Es sind im Kennfeld ΔM-Differenzdrehmoment-Begrenzungslinien dargestellt, die mit ΔM-Grenze bezeichnet sind. Diese Begrenzungslinien können innerhalb der maximal zulässigen Grenzen ±ΔM-Grenze_max im gesamten Differenz­ drehmoment-Bereich eingestellt werden. Die Differenzdrehzahl ist nur innerhalb der Differenzdrehmoment-Begrenzungslinien einstellbar.

Wird z. B. ein Differentialgetriebe mit einer dargestellten Lastkennlinie A gefahren, so ergeben sich bei der Differenzdrehzahl die Schnittpunkte a und b mit der Lastkennlinie A. Die Differenzdrehzahlregelung ist wirksam.

Wird jedoch der Differenzdrehzahlsollwert bei der gleichen Lastkennlinie vorgegeben, so wird in den Schnittpunkten c und d mit den M-Grenzen die Differenzdrehmoment-Begrenzungsregelung wirksam.

Das Gleiche geschieht auch, wenn bei der Beibehaltung des Sollwertes die Lastkennlinie in der Testzeit von der Kennlinie A in die Kennlinie B übergeht (Schnittpunkte e, f).

Auf diese Weise paßt sich die Regelung automatisch an die Veränderungen im Prüfling an, ohne daß dabei gefährliche Betriebszustände auftreten können. Auch eine totale Differentialsperre ist zulässig. Dabei werden die Lastschnittpunkte g und h angefahren.

Bei dieser Differenzdrehzahl/Differenzdrehmomentregelung ist immer nur eine Regelung, d. h. die Differenzdrehzahl- oder die Differenzdrehmoment­ regelung im Eingriff, während die jeweils andere Regelart so mitgeführt wird, daß sie jederzeit ohne einen größeren Einschwingvorgang die Regelung übernehmen kann. Es ist jedoch auch eine Begrenzung auf Absolutwerte von Momenten möglich.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Differenzdrehzahl/Differenzdrehmomentregelkreis wird an einer Summierstelle 67 z. B. die Differenz aus zwei Drehzahl­ istwerten x_n₂ und x_n₃ gebildet. Bei den Drehzahlistwerten x_n₂ und x_n₃ handelt es sich z. B. um die Drehzahlistwerte der Rotoren der Hinter­ maschinen 11 und 12. Am Ausgang eines der Summierstelle 67 nachgeschalteten Regelverstärkers 68 ist der Differenzwert x_dn2/3 verfügbar. Ein Rechner 69, der eingangsseitig an nicht näher bezeichnete Sollwertgeber angeschlossen ist, erzeugt an einem Ausgang einen Sollwert wd_n2/3, der zusammen mit der Drehzahlistwertdifferenz x_dn2/3 eine Summierstelle 70 beaufschlagt, an der die Regelabweichung der Differenzdrehzahlregelung gebildet wird. Der Summierstelle 70 ist ein Regelverstärker 71 nach­ geschaltet, der einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen 72, 73 speist. An dem Widerstand 73 ist ein weiterer Spannungsfolger 74 angeschlossen, an dessen Ausgang ein der Regelabweichung der Differenzdrehzahlen entsprechendes Signal verfügbar ist, wenn die Drehmomentbegrenzung nicht wirksam ist. Der Regelverstärker 71 und der Widerstand 72 bilden mit einem nicht näher bezeichneten Rückkopplungskreis einen Drehzahlregler.

Zur Drehmomentbegrenzung wird ein Differenzdrehmomentsollwert oder ein absoluter Momentengrenzwert vom Rechner 69 ausgegeben und einer Summier­ stelle 76 unmittelbar sowie einer Summierstelle 77 über einen Invertierer 78 zugeführt. Ferner wird vom Rechner 69 für die jeweilige Drehzahl n₂ ein Istwert des Drehmoments Md₂ vorgegeben, der beiden Summierstellen 76 und 77 direkt zugeführt wird. Die Differenz der Drehzahlistwerte wird über eine Fangschaltung 80 für die Drehzahlregelung den Summierstellen 76 und 77 zugeführt. Den Summierstellen 76, 77 sind jeweils Regelverstärker 90, 91 nachgeschaltet, die je über Dioden 92, 93 mit dem Abgriff des aus den Widerständen 72, 73 bestehenden Spannungsteilers verbunden sind.

Der Ausgang des Summierverstärkers 90 und der Abgriff des Spannungsteilers sind je mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 94 verbunden, dessen Ausgang über eine Diode 95 an die Summierstelle 76 gelegt ist. Der Ausgang des Regelverstärkers 91 und der Abgriff des Spannungsteilers sind je mit dem Eingang des weiteren Differenzverstärkers 96 verbunden, der über eine Diode 97 an die Summierstelle 77 angeschlossen ist.

Wenn die Differenz der Drehmomentistwerte eine Sollwertdifferenz entweder im positiven oder negativen Bereich des Kennfelds überschreitet, werden die Regelverstärker 90 bzw. 91 über die Dioden 92 bzw. 93 wirksam und greifen über den Spannungsteiler in den Differenzdrehzahlregelkreis derart ein, daß die Eingangsspannung am Regelverstärker 74 auf einem gleichbleibenden Wert gehalten wird. In gleicher Weise können absolute Drehmomentgrenzwerte vorgegeben werden, deren Über- oder Unterschreitung durch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung verhindert wird.

Während der Drehzahlregelung sperren die Dioden 92 und 93 dann, wenn die Momentengrenzwerte bzw. das vorgegebene Differenzdrehmoment nicht überschritten werden. Wird ein Momentengrenzwert bzw. das vorgegebene Differenzdrehmoment überschritten, so leitet die Diode 92 oder 93. Dies bedeutet, daß der Regelverstärker 90 oder 91 die Drehzahl so beeinflußt, daß die Momentengrenzwerte eingehalten werden. Die Differenzverstärker 94 bzw. 96 sorgen in Verbindung mit den Dioden 95 bzw. 97 dafür, daß die Regelkreise für die Momentenbegrenzung dem jeweiligen Drehzahlwert folgen, so daß die Drehmomentbegrenzung ohne Verzögerung einsetzen kann.

In den Regelkreisen 15 und 21 bis 24 wird unabhängig von Nicht­ linearitäten der Stellglieder eine gleichbleibende Regelkreisverstärkung erzeugt.

Durch die Reduzierung der Führungsgröße des Moments auf einen sehr kleinen Wert kann das Verhalten bei stark reduzierter Radhaftung simuliert werden. Eine solche Radhaftung entsteht z. B. bei Glatteis.

Claims (9)

1. Regeleinrichtung für einen Prüfstand zum Prüfen von Kraftfahrzeugantriebsaggregaten alleine oder in Fahrzeugen mit einer Elektromaschine als Vordermaschine, die als Stellglied in einem wahlweise auf Drehzahl- oder Drehmomentregelung einstellbaren ersten Regelkreis angeordnet und über mindestens ein Getriebe mit mindestens zwei Elektromaschinen als Hintermaschinen kuppelbar ist, die als Stellglieder je in wahlweise auf Drehzahl- oder Drehmomentregelung einstellbaren weiteren Regelkreisen angeordnet sind, wobei der auf Drehzahlregelung eingestellte Regelkreis der Vordermaschine von den auf Drehmomentregelung eingestellten Regelkreisen der Hintermaschine drehmomententkoppelt ist, und die auf Drehmomentregelung eingestellten Regelkreise der Hintermaschinen von dem auf Drehzahlregelung eingestellten Regelkreis der Vordermaschine drehzahlentkoppelt sind und entsprechend umgekehrt, wenn die Vordermaschine auf Drehmomentregelung und die Hintermaschinen auf Drehzahlregelung eingestellt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem ersten Regelkreis (15, Fig. 4b) in der Betriebsart Drehzahlregelung zugeführte Führungsgröße nach Differenzierung und nach Division durch das Getriebeübersetzungsverhältnis den weiteren, auf die Betriebsart Drehmomentregelung eingestellten Regelkreisen (21, 22, 23, 24) zugeführt wird, deren Summe der Führungsgrößen nach Division durch das Getriebeübersetzungsverhältnis dem ersten Regelkreis (15) zugeführt wird, oder daß die dem ersten Regelkreis (15) in der Betriebsart Drehmomentregelung zugeführte Führungsgröße nach Multiplikation mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis den weiteren, auf die Betriebsart Drehzahlregelung eingestellten Regelkreisen (21, 22, 23, 24) zugeführt wird, deren Summe der Führungsgrößen nach Differenzierung und nach Multiplikation mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis dem ersten Regelkreis (15) zugeführt wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromaschine der Vordermaschine durch eine Verbrennungsmaschine ersetzt ist und/oder daß die Elektromaschinen der Hintermaschinen durch hydraulische Maschinen ersetzt sind.

3. Regeleinrichtung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2 zur Dämpfungsregelung zwischen jeweils zueinander zu dämpfenden Massen oder Maschinen eines Prüfstands zum Prüfen von Kraftfahrzeugaggregaten, wobei die Differenzwinkelgeschwindigkeit gebildet und entsprechenden Regelkreisen zur Erzeugung eines Dämpfungsmomentes in den Maschinen aufgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Übersetzungsgetriebe in einem Übersetzungsrechner aus Drehzahlistwerten die Drehzahlübersetzung und deren Quadrat gebildet wird, mit dem die sich ändernden Parameter der Massenträgheitsmomente und Federkonstanten in den Regelkreisen angepaßt werden.

4. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Summendrehzahlregelung der Hintermaschinen ein Summenbeschleunigungsmoment in der Vordermaschine für die Störgrößenaufschaltung nach folgender Beziehung erzeugt wird: wobei mit M_BVM das Beschleunigungsmoment der Vordermaschine (3), mit I_{HM 11-14} das auf eine Achse bezogene, reduzierte Massenträgheitsmoment der Hintermaschinen (11-14), I_VM das Massenträgheitsmomen der Vordermaschine (3) und mit i die auf die Achse bezogene Übersetzung der Drehzahlen zwischen der Vordermaschine (3) und den Hintermaschinen (11-14) bezeichnet ist.

5. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahlentkopplung in der Vordermaschine (3) zeitgleich mit dem Lastmoment der Hintermaschinen (11-14) als Störgröße ein Moment nach der Beziehung: aufgeschaltet wird, worin mit M_L11-14 die Summe der auf eine Achse bezogenen Lastmomente der Hintermaschinen und mit i die auf die Achse bezogene Übersetzung der Drehzahlen zwischen der Vordermaschine (3) und den Hintermaschinen (11-14) bezeichnet ist.

6. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Drehmoment- bzw. Drehzahlregelkreisen (15, 21-24) eine gleichbleibende Regelkreisverstärkung unabhängig von Nichtlinearitäten der Stellglieder erzeugt wird.

7. Regeleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Übersetzungsrechner (45) einer oder mehrere Drehzahlwerte einer Summierstelle (49) zuführbar sind, der ein Regelverstärker (51) und ein Integrator (57) mit zu- oder abschaltbaren Widerständen nachgeschaltet ist, daß am Integratorausgang die Übersetzung zur nachfolgenden Betragsbildung und zur Rückführung auf die Summierstelle (49) über eine multiplizierende Verknüpfung (59) mit einem Drehzahlistwert ansteht und daß die Dämpfung hinter dem Regelverstärker (51) abgegriffen und einem Wechselspannungsverstärker zugeführt wird.

8. Regeleinrichtung, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für Achsen von Differentialgetrieben (7, 10) vorgesehenen Regelkreise (21, 22, 23, 24), die auf Drehmoment- oder Drehzahlregelung einstellbar sind, jeweils mit Einrichtungen zur Drehmomentbegrenzung auf einen Drehmomentsollwert der über die Achsen übertragenen Drehmomente versehen sind.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Drehmomentbegrenzung in für die Achsen von Differentialgetrieben (7, 10) vorgesehenen Regelkreisen jeweils eine Summierstelle aufweisen, der ein Drehzahlsollwert für die Achse, ein Momentenistwert und ein Momentengrenzwert zuführbar ist, daß der Summierstelle ein Regelbaustein nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig direkt mit einem Eingang eines Differenzverstärkers und über eine Diode mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers und dem Ausgang des Drehzahlreglers für die jeweilige Achse verbunden ist, und daß der Differenzverstärker über eine Diode auf die Summierstelle rückgekoppelt ist.