DE686119C

DE686119C - Internal combustion electric vehicle drive

Info

Publication number: DE686119C
Application number: DE1937A0083015
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Gruenschneder
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-05-22
Filing date: 1937-05-22
Publication date: 1940-01-03

Description

Bei brennkraftelektrischen Fahrzeugen ist es erforderlich, die von dem Generator vom Dieselmotor verlangte Leistung so einzuregulieren, daß bei konstanter Dieseldrehzahl die Dieselleistung praktisch konstant bleibt, um einerseits den Dieselmotor voll auszunutzen und andererseits eine Drehzahldrückung zu vermeiden. Dabei ist es erforderlich, daß die Generatorcharakteristik der Drehzahl des Dieselmotors durch Einstellen von Widerständen oder sonstige Maßnahmen, beispielsweise durch Veränderung der Erregerspannung, angepaßt wird. Andererseits ist es nötig, für die Steuerung des Fahrzeuges sowie für die Beleuchtung usw. eine Batterie mitzuführen, die im allgemeinen von der Erregermaschine aus geladen wird. Da nun bei verringertem Leistungsbedarf des Fahrzeuges die Drehzahl der Antriebsmaschine gesenkt wird, wird auch die Erregerspannung verringert. Die Verringerung der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine beträgt entsprechend dem verringerten Leistungsbedarf des Fahrzeuges, auf Volllast bezogen, bis bis zu 400/0. Es ist jedoch erwünscht, daß auch bei dieser kleinen Drehzahl eine Batterieladung möglich ist. Außerdem ist es auch vom rein elektrischen Standpunkt aus erwünscht, die Erregerspannung bei kleinen Drehzahlen nach Belieben einstellen zu können. Vom Standpunkt der Batterieladung aus betrachtet, sind bereits verschiedene Schaltungen und Konstruktionein von Lademaschinen entwickelt, die bei stark veränderlicher Aiitriebsdrehzahl eine praktisch konstante Spannung, die auch belastungsunabhängig ist, abgeben können. Diesen Konstruktionen haftet jedoch durchweg der Nachteil an, daß sie nur für verhältnismäßig niedrige Spannungen ausgeführt werden können, da die Kommutierung auf Schwierigkeiten stößt. Es sei beispielsweise an die Querfeldmaschinen erinnert, die im Fahrzeugbetrieb bis etwa höchstens 100 Volt verwendet werden können.In the case of internal combustion electric vehicles, it is necessary that the generator from Regulate the power required by the diesel engine in such a way that the Diesel power remains practically constant in order to fully utilize the diesel engine on the one hand and on the other hand to avoid a speed reduction. It is necessary that the Generator characteristic of the speed of the diesel engine by setting resistors or other measures, for example by changing the excitation voltage, adapted will. On the other hand, it is necessary to have a battery with you to control the vehicle and for the lighting, etc. which is generally charged from the exciter. Since now with reduced Power requirement of the vehicle the speed of the drive machine is lowered, too the excitation voltage is reduced. The reduction in the drive speed of the internal combustion engine is according to the reduced power requirement of the vehicle, at full load related, up to 400/0. However, it is desirable that even at this low speed battery charging is possible. Besides, it is also from a purely electrical standpoint from desired, adjust the excitation voltage at low speeds as desired to be able to. From the standpoint of battery charging, they are already different Circuits and constructions developed by loading machines that are highly variable The drive speed has a practically constant voltage, which is also independent of the load is, can deliver. These constructions, however, consistently have the disadvantage that they are only considered to be proportionate low voltages can run because of commutation difficulties bumps. For example, it is worth remembering the cross-country machines that are used in vehicle operation up to about 100 volts or less can be used.

Benutzt man also eine normal aufgebaute maschine E ist in der Längsrichtung magne-Maschine, die mit starker Feldregelung ar- tisch unterteilt, so daß zwei getrennte magnebeitet, so ist es an sich ohne weiteres mög- tische Kreise nebeneinander bestehen. Beide lieh, durch entsprechende Feldverstärkung bcjM ili|»lschenkel I und II eines Hauptpoles werden 65 5 niedrigen Drehzahlen eine genügende Spail*,!¹'^! ■■·Jnii einer Erregerwicklung versehen, die als nung zu erreichen. Solange die Maschin«?: lediglich für die Batterieladung benutzt wird, kann durch Kompoundierung oder Bürstenverschiebung eine genügende Spannungs-10 konstanz erreicht werden. Wenn jedoch die Erregerspannung auch gleichzeitig zur Generatorerregung mit herangezogen wird, so sind verhältnismäßig kleine Abweichungen von der Nennspannung bereits ausreichend, um 15 die Spannungscharakteristik des Hauptgenerators so ungünstig zu beeinflussen, daß ein einwandfreier Betrieb nicht mehr möglich ist. Insbesondere wird bei schwankender Batterieladung, die durch verschiedenen Ladezustand 20 der Batterie hervorgerufen werden kann, trotz Kompoundierung die Erregerspannung bei Arbeiten in geringen Sättigungen ziemlich schwankend. Die geringen Sättigungen treten aber auf, wenn die Drehzahl des Antriebs-25 dieselmotors hoch ist, da in diesem Falle die Felderregung der Erregermaschine so stark zurückgenommen werden muß, daß die Spannung nicht unzulässig hoch ansteigt. Bei kleinen Drehzahlen arbeitet die Maschine im 30 normalen bzw. hohen Sättigungsbereich. Hierbei bleibt die Spannung auch bei größeren Lastveränderungen der Erregermaschine praktisch konstant, nicht jedoch, wie erwähnt, in dem Bereich mit hohen Drehzahlen, also 35 gerade dort, wo auf eine Einhaltung der Generatorcharakteristik größter Wert gelegt wird.If one uses a normally constructed machine E is in the longitudinal direction magne machine, which ar- tically subdivided with strong field control so that two separate magnetic fields exist, then there are easily possible circles next to one another. Both lend, through appropriate field reinforcement, I and II of a main pole, a sufficient gap *,! ¹ ' ^! ■■ · Jnii provided with an excitation winding that can be achieved as a voltage. As long as the machine is only used to charge the battery, a sufficient voltage constant can be achieved by compounding or by moving the brush. If, however, the excitation voltage is also used to excite the generator, relatively small deviations from the nominal voltage are sufficient to influence the voltage characteristics of the main generator so unfavorably that proper operation is no longer possible. In particular, when the battery charge fluctuates, which can be caused by the different state of charge 20 of the battery, the excitation voltage fluctuates considerably when working in low saturations, despite compounding. The low saturations occur, however, when the speed of the drive diesel engine is high, since in this case the field excitation of the exciter machine must be reduced so much that the voltage does not rise to an unacceptably high level. At low speeds, the machine works in the normal or high saturation range. In this case, the voltage remains practically constant even with larger changes in the load of the exciter, but not, as mentioned, in the area with high speeds, that is, precisely there where the greatest importance is attached to maintaining the generator characteristics.

Erfindungsgemäß wird das Konstanthalten der Erregermaschinenspannung unabhängig vom Ladezustand der Batterie und der Drehzahl der Kraftmaschine dadurch erzielt, daß nur der Erregerkraftfluß einzelner Teile des Polsystems je nach der Drehzahl der in an sich bekannter Weise mit in der Längs- bzw. in der Umfangsrichtung unterteilten Polen ausgerüsteten Erregermaschine durch Verändern von Feldvorschaltwiderständen geregelt wird, während die anderen Teile des Polsystems stark gesättigt bleiben.
Für Elektromotoren ist zwar bereits die Regelung einzelner Feldteile in Verbindung mit der Sättigung der verbleibenden Teile bekannt. Für brennkraftelektrische Fahrzeugantriebe haben aber derartig gebaute Maschinen bisher noch nicht Verwendung gefunden. Gerade auf diesem Gebiet wird aber damit eine erhebliche Vervollkommnung des Fahrzeugantriebes erreicht.According to the invention, the exciter machine voltage is kept constant regardless of the state of charge of the battery and the speed of the engine in that only the excitation force flow of individual parts of the pole system is equipped with poles divided in the longitudinal or in the circumferential direction, depending on the speed of the pole system in a manner known per se Exciter machine is regulated by changing field resistors, while the other parts of the pole system remain strongly saturated.
The regulation of individual field parts in connection with the saturation of the remaining parts is already known for electric motors. However, machines constructed in this way have not yet been used for internal combustion-electric vehicle drives. However, it is precisely in this area that a considerable improvement in the vehicle drive is achieved.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens veranschaulicht. Der Anker der dargestellten Erreger- Nebenschlußwicklung oder als fremderregte Wicklung ausgeführt wird. Gleichzeitig kann auch eine Kompoundwicklung vorgesehen werden. Läuft die Maschine mit hoher Drehzahl, so wird nur der eine Polschenkel I mit voller Erregung erregt, so daß die volle Nennspannung abgegeben wird. Dabei ist das Eisen stark gesättigt, damit die Maschine stabil arbeitet. Vor die andere Erregerwicklung ist ein hochohmiger Widerstand W gelegt. Wird nun die Drehzahl der Antriebsmaschine verringert, beispielsweise auf die Hälfte, so wird der andere Teil des Polsystems durch Überbrücken des Widerstandes W vermittels des Schalters /< ebenfalls voll erregt, so daß der Anker etwa den doppelten Fluß wie vorher erhält und trotz der auf die Hälfte verringerten Drehzahl bei voll gesättigtem Eisenweg die Nennspannung abgibt. ,Wenn, andere Dreh-Zahlverhältnisse als 2 : 1 notwendig sind, kann durch Unterteilung des Eisenpaketes in zwei verschieden große Teile und jeweilige Benutzung eines entsprechenden oder beider Teile auch ein anderes Spannungsverhältnis bei voller Eisensättigung erreicht werden. Durch Veränderung der Feldvorschaltwiderstände läßt sich in Zwischenstufen weiterhin eine Feinregelung erreichen, ohne daß ein Arbeiten unterhalb des Knies der magnetisehen Charakteristik erforderlich wäre. Anstatt den Eisenweg in zwei Teile zu unterteilen, ist es ebenso möglich, auch drei oder mehr Teile vorzusehen, so daß eine stabile Spannungsregelung in weitesten Grenzen möglich wird.An exemplary embodiment of the inventive concept is illustrated in the drawing. The armature of the exciter shunt winding shown or is designed as an externally excited winding. At the same time, a compound winding can also be provided. If the machine is running at high speed, only one pole leg I is excited with full excitation, so that the full rated voltage is output. The iron is very saturated so that the machine works stably. A high-resistance resistor W is placed in front of the other field winding. If the speed of the drive machine is now reduced, for example to half, the other part of the pole system is also fully excited by bridging the resistor W by means of the switch / <, so that the armature receives about twice the flux as before and despite the Half the reduced speed with a fully saturated iron path delivers the nominal voltage. If other rotational speed ratios than 2: 1 are necessary, a different voltage ratio can be achieved with full iron saturation by dividing the iron package into two different sized parts and using one or both parts. By changing the field resistors, fine control can still be achieved in intermediate stages without having to work below the knee of the magnetic characteristic. Instead of dividing the iron path into two parts, it is also possible to provide three or more parts, so that a stable voltage regulation is possible within the broadest limits.

Eine Unterteilung des Eisenkerns in der Längsachse kann auch durch eine Unterteilung der Pole in der Umfangsrichtung ersetzt werden, wobei dann der Polbogen beispielsweise nur zur Hälfte ausgenutzt wird. Der Vorteil liegt auch hier darin, daß die Maschine sogar bei großen Drehzahlschwankungen- iiffrner im stabilen Bereich arbeitet.A subdivision of the iron core in the longitudinal axis can also be done by a subdivision of the poles are replaced in the circumferential direction, then the pole arc for example is only half used. The advantage here is that the Machine works in the stable range even with large fluctuations in speed.

Eine weitere Möglichkeit der Spannungsregulierung bei Arbeiten im stabilen gesättigten Bereich besteht darin, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Regelung des Erregerkraftflusses einzelner Teile des Polsystems bei starker Sättigung der ungeregelt bleibenden Teile des Polsystems die für brennkraftelektrische Antriebe zum Erzielen konstanter Spannung bei voller und halber Drehzahl bekannten Doppelkollektormaschinen zu verwenden. Versieht man einen normalen Anker mit zwei elektrisch getrennten Wicklungen, von denen jede mit einem KoI-Another possibility of voltage regulation when working in the stable saturated Area consists in connection with the inventive regulation of the excitation force flow individual parts of the pole system with strong saturation of the unregulated remaining parts of the pole system for internal combustion electric drives to achieve constant voltage at full and half speed known double-collector machines to use. If you provide a normal armature with two electrically separated ones Windings, each of which is

lektor verbunden ist, so kann in bekannter Weise sowohl bei hoher als auch bei niedriger Drehzahl die Spannung der Maschine konstant gehalten werden, indem bei niedriger Drehzahl die beiden Ankerwicklungen in Reihe geschaltet werden, während bei hoher Drehzahl nur eine Ankerwicklung mit ; voller Felderregung arbeitet.lektor is connected, so can in a known manner both at high and at low Speed the tension of the machine can be kept constant by at lower Speed the two armature windings are connected in series while at only one armature winding with high speed; working full of excitement.

Endlich ist eine Kombination von Doppelkollektormaschinen mit in der Längsrichtung oder an der Umfangsrichtung unterteilten Polen möglich, wodurch die Spannung der Maschine in vielen Stufen bei größten Drehzahlschwankungen konstant gehalten werden kann, ohne daß der gesättigte Arbeitsbereich verlassen wird.Finally there is a combination of double collector machines with in the longitudinal direction or poles divided on the circumferential direction possible, whereby the tension of the Machine can be kept constant in many stages with the greatest fluctuations in speed can without leaving the saturated work area.

Claims

Patent claims:

ι. Internal combustion-electric vehicle drive, in which the exciter machine serving simultaneously to excite the main generator and to charge the battery is equipped with poles divided in the longitudinal or circumferential direction, characterized in that only the excitation force flow of individual parts of the pole system depending on the speed of the The exciter machine is controlled by changing field resistors, while the other parts of the pole system remain highly saturated.

2. Internal combustion-electric vehicle drive according to claim 1, characterized in that that the exciter is designed as a double collector machine, the armature windings depending on the speed level can be connected in series or in parallel.

3. Internal combustion-electric vehicle drive according to claim 1 and 2, characterized by using a shaded pole machine with a double collector armature.

1 sheet of drawings