DE3817936A1 - Verfahren zur feldschwaechung von reihenschlussmaschinen in elektrisch betriebenen fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feldschwächung von Reihenschlußmaschinen in elektrisch betriebenen Fahr­ zeugen, bei dem mindestens ein Widerstand im Erregerkreis zugeschaltet wird.

Es ist allgemein bekannt, bei Gleichstrommotoren eine Drehzahlerhöhung durch Schwächung des magnetischen Felds des Erregers zu erreichen. Dies geschieht durch einen Widerstand im Erregerkreis, der den Erregerstrom reduziert und damit den magnetischen Fluß und das Drehmoment ver­ ringert, während aufgrund der gleichbleibenden induzierten Quellenspannung die Drehzahl ansteigt.

Eine mögliche Anwendung dieses Prinzips ist bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen gegeben, beispielsweise bei Elektro­ gabelstaplern, die von einem oder mehreren Reihenschluß­ motoren angetrieben werden und ihren Energiebedarf einer Batterie entnehmen. Der Reihenschlußmotor und die elektrische Anlage sind so ausgelegt, daß bei niedrigen Geschwindigkeiten des Elektro-Gabelstaplers ein großes Drehmoment und ein hoher Wirkungsgrad vorliegen. Wenn der Gabelstapler einen Ortswechsel vornimmt, weil er beispielsweise die Einsatz­ stelle wechselt, ist es wünschenswert, die Geschwindigkeit des Gabelstaplers heraufsetzen zu können. In diesem Zustand kann durch Einschalten eines Widerstandes in den Erreger­ kreis vom Fahrer des Fahrzeuges eine Drehzahlerhöhung des Motors und damit eine Geschwindigkeitserhöhung des Gabelstaplers erreicht werden. Eine Feldschwächung ist bei Elektro-Gabelstaplern vor allen Dingen für diesen Einsatzfall sinnvoll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vom Fahrer bewirkte Ein- und Ausschalten der Feldschwächung auf Einsatzbereiche einzuschränken, in denen höhere Fahrge­ schwindigkeiten möglich sind.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und die Stellung des Fahrkommandogebers sowie die Betriebsart der Reihen­ schlußmaschine und das Vorhandensein eines Feldschwächungs­ kommandos erfasst und einem Summierschalter zugeführt werden und bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrge­ schwindigkeit und einer vorgegebenen beschleunigenden Stellung des Fahrkommandogebers und gleichzeitig vorhan­ denem Feldschwächungskommando der Widerstand zugeschaltet wird.

Die Feldschwächung wird also immer nur dann eingeleitet, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Zunächst muß eine vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit bereits überschritten sein und seitens des Fahrers der Befehl existieren, die Fahrgeschwindigkeit noch weiter zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden die Fahrgeschwindigkeit und die Stellung des Fahrkommandogebers, also beispielsweise die Fahrpedal­ stellung, überwacht. Gleichzeitig muß sich der Fahrzeug­ antrieb im I. oder III. Quadranten befinden, das heißt Vorwärtsbeschleunigung oder Rückwärtsbeschleunigung im Motorbetrieb, was eine Überwachung der Betriebsart der Reihenschlußmaschine erforderlich macht. Erst wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind und der Fahrer zusätzlich einen Schalter betätigt, erfolgt die Feldschwächung. Ob diese Parameter zur Auslösung der Feldschwächung vorhanden sind, wird von einem Summierschalter erfasst, der dann gegebenenfalls ein Signal weitersendet. Der Einsatz einer derartigen Feldschwächung ermöglicht höhere Fahrgeschwindig­ keit und damit eine höhere Umschlagleistung bei niedrigerem Energieverbrauch, gegenüber einer Gabelstaplerauslegung ohne die Möglichkeit zur Feldschwächung.

In vorteilhaften Weiterbildungen weisen einige der Para­ meter Schaltschwellen auf nach Art einer Zwei-Punkt-Regelung. Dadurch entsteht zwischen Ein- und Ausschalten der Feld­ schwächung eine Hysteresis, die für eine gewisse Zeit definierte Schaltzustände hervorruft, so daß sich der Antrieb darauf einstellen kann. Außerdem wird ein Flattern des Schaltschützes verhindert.

So muß die Fahrgeschwindigkeit erst wieder um einen bestimmten Betrag unterhalb des Schaltwertes fallen, damit ein Aus­ schalten der Feldschwächung erfolgt.

Die Fahrgeschwindigkeit wird sich dann reduzieren, wenn eine Drückung des Antriebs durch Befahren einer Steigung vorliegt.

Auch die Parameter-Stellung des Fahrkommandogebers und Betriebsart weisen derartige Schaltschwellen auf.

Um die geschilderten Wirkungsweisen zu erreichen, ist es günstig, eine Schaltungsanordnung mit einem Widerstand und einem Schaltschütz vorzusehen, bei der das Schalt­ schütz mit einem Endverstärker in Wirkverbindung steht, der an einem Summierschalter angeschlossen ist, wobei der Summierschalter mit einem Drehzahlsollwertgeber, einem Drehzahl-Istwert-Geber und einem Betriebsartengeber der Reihenschlußmaschine in Verbindung steht, sowie mit einem Sensor für die Stellung des Fahrkommandogebers und einem Ein-Aus-Schalter.

Durch eine einfache Logikschaltung der Parameter kann also eine Feldschwächung für einen speziellen Betriebs­ zustand eingeleitet werden. Die Erfassung des Drehzahl- Istwertes kann dabei über einen induktiven Impulsgeber oder als Tachodynamo oder als Inkrementalgeber ausgebil­ deten Sensor im Getriebe oder direkt am Reihenschlußmotor erfolgen, wobei die erfaßte drehzahlproportionale Frequenz in eine geschwindigkeitsproportionale Spannung umgesetzt wird. Die Stellung des Fahrkommandogebers kann über die von ihm erzeugte Steuerspannung ermittelt werden.

Anhand des nachstehenden schematischen Figurenbeispiels soll die Erfindung veranschaulicht werden.

Ein von einer Batterie 1 versorgter Gleichstrommotor ist durch entsprechende Anordnung der Erregerwicklung 2 als Reihenschlußmotor 3 ausgebildet. Der Stromkreis kann durch einen Schalter 4 geschlossen werden. Die Figur stellt lediglich den einfachsten aller Stromkreise dar. Nicht dargestellt sind Steuer- und Regelelemente, wie sie zum Beispiel für den Stromkreis eines Elektro-Gabelstaplers nötig sind. In dem Erregerkreis ist parallel zur Erreger­ wicklung 2 ein Widerstand 5 angeordnet, der durch einen Schaltschütz 6 schaltbar ist. Dadurch kann eine Feld­ schwächung und damit eine Drehzahlerhöhung des Reihen­ schlußmotors 3 erreicht werden. Die Ansteuerung des Schalt­ schützes 6 ist lediglich symbolisch dargestellt. Einem Summierschalter 7 werden Signale von Sensoren zugeführt, die unter anderem den Momentanzustand verschiedener Parameter erfassen. Es sind dies: Ein manuell vom Fahrer betätigbarer Ein-Aus-Schalter 8, ein Drehzahlsollgeber 9, dem eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit zugeordnet ist, ein Drehzahl-Istwertgeber 10, der die momentane Fahrge­ schwindigkeit erfaßt, ein Betriebsartengeber 11, der erkennt, ob die Reihenschlußmaschine im Generator- oder im Motorbetrieb arbeitet und ein Sensor 12 zur Erfassung der Stellung des Fahrkommandogebers bzw. der durch die Stellung des Fahrkommandogebers beeinflußten Steuer­ spannung. Wenn an allen Sensoren ein Signal anliegt, gibt auch der Summierschalter 7 ein Signal an einen Endver­ stärker 13 weiter, der dieses dazu veranlaßt, der den Endverstärker 13 dazu veranlaßt, das Schaltschütz 6 zu betätigen und damit die Feldschwächung einzuleiten. Die Feldschwächung ist so lange eingeschaltet, bis von einem der Sensoren kein Signal mehr an den Summierschalter 7 weitergeleitet wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Feldschwächung von Reihenschlußmaschinen in elektrisch betriebenen Fahrzeugen, bei dem mindestens ein Widerstand im Erregerkreis zugeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und die Stellung des Fahrkommandogebers, sowie die Betriebsart der Reihenschlußmaschine und das Vorhanden­ sein eines Feldschwächungskommandos erfaßt und einem Summierschalter (7) zugeführt werden und bei Über­ schreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit und einer vorgegebenen beschleunigenden Stellung des Fahr­ kommandogebers und gleichzeitig vorhandenem Feld­ schwächungskommando der Widerstand (5) zugeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zustand der Feldschwächung bei Unterschreiten der vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit um einen bestimmten Betrag die Feldschwächung abgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zustand der Feldschwächung bei Unterschreiten der vorgegebenen beschleunigenden Stellung des Fahr­ kommandogebers um einen bestimmten Betrag die Feld­ schwächung abgeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zustand der Feldschwächung bei Änderung der Betriebsart der Reihenschlußmaschine (3) von Motor­ betrieb in Generatorbetrieb die Feldschwächung abge­ schaltet wird.

5. Schaltungsanordnung für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der mindestens ein Widerstand und mindestens ein Schaltschütz parallel zur Erreger­ wicklung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltschütz (6) mit einem Endverstärker (13) in Wirkverbindung steht, der an einem Summierschalter (7) angeschlossen ist, wobei der Summierschalter (7) mit einem Drehzahl-Sollwertgeber (9) einem Drehzahl-Ist­ wertgeber (10) und einem Betriebsartengeber (11) der Reihenschlußmaschine (3) in Verbindung steht, sowie mit einem Sensor (12) für die Stellung des Fahrkommando­ gebers und einem Ein-Aus-Schalter (8) .