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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung eines
elektrischen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs.
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Die JP-A-59 92 784 offenbart einen Axiallast-Bremsregler,
wobei die Bezugsfrequenz des Axiallast-Bremsreglers in Antwort
auf das Vergleichsergebnis der Geschwindigkeit eines
Induktionsmotors vom Wickelrotor-Typ mit einer
Synchronisationsgeschwindigkeit geschaltet wird, um das Erzeugen eines abrupten
Brems-Drehmoments zu Beginn des Abbremsens zu unterdrücken.
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Ein herkömmliches Beispiel einer Vorrichtung zur Regelung
eines elektrischen Fahrzeugs, von der im Oberbegriff ausgegangen
wird, ist in den Fig. 5 bis 7 gezeigt. Dabei zeigt Fig. 5
einen Gesamtaufbau eines allgemeinen elektrischen Fahrzeugs,
Fig. 6 zeigt einen Bremsregelungsabschnitt des Aufbaus der
Fig. 5, und Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines praktischen
Aufbaus des Bremsregelungsabschnitts.
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Das in Fig. 5 gezeigte herkömmliche Beispiel umfaßt folgendes:
eine Beschleunigungsvorrichtung 51 einen Regelungsanschluß;
eine Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals eines (nicht gezeigten)
variablen Widerstands, der an der Beschleunigungsvorrichtung 51
angebracht ist und ein Beschleunigungssignal erzeugt; eine
Drehgeschwindigkeits-Regelungsschaltung 53, die an einer
Ausgangsstufe der Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52
vorgesehen
ist; eine Pulsweiten-Modulationsschaltung (nachfolgend
"PWM-Schaltung" genannt) 54, die an einer Ausgangsstufe der
Drehgeschwindigkeits-Regelungsschaltung 53 vorgesehen ist; und
eine Motor-Antriebsschaltung 55 zum Erzeugen eine
Antriebsstroms für einer Antriebsmotor 56 an der nächsten Stufe in
Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal der PWM-Schaltung 54.
Auf der anderen Seite des Antriebsmotors 56 ist eine Motor-
Drehgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung 57 vorgesehen. Eine
Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 56 wird erfaßt und das
Ergebnis wird zu der Drehgeschwindigkeits-Regelungsschaltung
53 zurückgeführt. Daher gibt die
Drehgeschwindigkeits-Regelungsschaltung 53 ein Regelungssignal zu der PWM-Schaltung 54
aus, um zu veranlassen, daß der Antriebsmotor dem
Beschleunigungssignal folgt. Die PWM-Schaltung 54 ist mit einem
PWM-Oszillator 58 versehen, um eine Bezugs-Dreieckswelle (oder
Sägezahnwelle) dafür zu erzeugen, was eine Chopper-Regelung
genannt wird. Die PWM-Schaltung 54 führt eine Chopper-Regelung
durch eine Bezugs-Dreieckswelle bezüglich eines
Ausgangssignals der Drehgeschwindigkeits-Regelungsschaltung 53 aus und
gibt ein Antriebs-Regelungssignal aus.
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Auf der anderen Seite ist ein Brems-Regelungsabschnitt 59 zum
Erzeugen eines Regelungssignals für eine Magnetbremse 60 (die
hierin später erklärt wird) in Übereinstimmung mit der
Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 vorgesehen.
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In der Praxis umfaßt der Brems-Regelungsabschnitt 59, wie es
in Fig. 6 gezeigt ist, folgendes: eine Beschleunigungssignal-
Erfassungsschaltung 61 zum Erfassen des Ein-/Auszustandes des
Beschleunigungssignals, das von der
Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 ausgegeben wird, und zum Ausgeben eines
Bremsen-Ein-Regelungssignals oder eines
Bremsen-Aus-Regelungssignals; eine Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62, die an
einer Ausgangsstufe der
Beschleunigungssignal-Erfassungsschaltung 61 vorgesehen ist und nur das Bremsen-Ein-Regelungssignal
um eine vorbestimmte Zeit verzögert; und eine
Brems-Antriebsschaltung 63, die an einer Ausgangsstufe der
Bremsoperations-Verzögerungsschaltung
62 vorgesehen ist und auf der Basis der
Bremsen-Ein-/Aus-Regelungssignale veranlaßt, daß eine Bremse
in Betrieb ist oder nicht in Betrieb ist.
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Im folgenden erfolgt eine detaillierte Erklärung. Der Brems-
Regelungsabschnitt 59 führt eine Bremsregelung in dem Fall
eines Verwendens der Magnetbremse 60 vom Nichterregungs-Typ aus,
wobei eine derartige Ausfallsicherheit realisiert wird, daß
die Bremse nur in dem Strom-Zuführzustand ausgeschaltet wird
und die Bremse immer in dem Zustand eingeschaltet wird, in dem
kein Strom zugeführt wird, um ein elektrisches Fahrzeug zu
regeln.
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Die Beschleunigungssignal-Erfassungsschaltung 61 hat einen
Komparator 64 zum Vergleichen des Pegels des
Beschleunigungssignals mit einem vorbestimmten Schwellenwert Vr und zum
Erzeugen eines Ausgangssignals. Andererseits umfaßt die
Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62 folgendes: eine
Integrierschaltung 65, die durch einen Widerstand R&sub1; und einen
Kondensator C&sub1; aufgebaut ist; und eine Diode 66. Die
Brems-Antriebsschaltung 63 hat einen Puffer 67 zum Bringen eines
Ausgangssignals der Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62 in
eine Wellenform und zum Ausgeben des Signals zu einem
Transistor 68 für eine Stromzuführ-Regelung einer Bremsspule 60a der
Magnetbremse 60.
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In dem Fall, daß der Pegel des Beschleunigungssignals höher
als Vr ist, wird ein Ausgangssignal des Komparators 64 auf
einen "hohen (H)" Pegel eingestellt. Wenn an die Diode 66 eine
Spannung in der Durchlaßrichtung angelegt wird, wird der
Kondensator C&sub1; unter Umgehung des Widerstands R&sub1; sofort geladen.
Vc wird auf den Pegel zum Ausschalten der
Brems-Antriebsschaltung 63 eingestellt. Anders ausgedrückt wird der Eingangspegel
des Puffers 67 auf den "hohen (H)" Pegel eingestellt. Daher
wird das Ausgangssignal des Puffers 67 auf den "H" -Pegel
eingestellt. Ein Transistor 68 wird leitend gemacht. Die
Bremsspule
60a wird durch einen Strom von einer Batterie 70 erregt.
Die Magnetbremse 60 wird ausgeschaltet.
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Andererseits wird, wenn der Pegel des Beschleunigungssignals
niedriger als Vr ist, das Ausgangssignal des Komparators 64
auf den "niedrigen (L)" Pegel eingestellt und die in
Kondensator C&sub1; gespeicherten Ladungen werden über den Widerstand R&sub1;
entladen und Vc wird schrittweise kleiner. Daher wird nach
einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit der Eingangssignal-
Pegel des Puffers 67 auf den "L"-Pegel eingestellt. Das
Ausgangssignal des Puffers 67 wird auf den "L"-Pegel eingestellt.
Die Bremsspule 60a wird nicht erregt. Die Magnetbremse wird
eingeschaltet. Auf diese Weise wird die Bremse gleichzeitig
mit dem Einschalten der Beschleunigungsvorrichtung nach einem
Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ab dem Aus-Zustand der
Bremse und dem Aus-Zustand der Beschleunigungsvorrichtung
eingeschaltet.
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Jedoch bei dem herkömmlichen Beispiel ist die Verzögerungszeit
ab dem Aus-Zustand der Beschleunigungsvorrichtung bis zu dem
Ein-Zustand der Bremse, da sie durch die Kapazität des
Kondensators C&sub1; und den Widerstandswert des Widerstands R&sub1; bestimmt
wird, immer konstant. Daher tritt ein derartiger Nachteil auf,
daß bei einem Einstellen für ein ruhiges Anhalten von einer
bestimmten Geschwindigkeit aus, ein Anhaltstoß größer wird,
wenn er schneller als die Geschwindigkeit ist, und wenn er im
Gegenteil dazu langsamer als jene Geschwindigkeit ist, ist es
wahrscheinlich, daß die Bremsoperation mit einer
Verzögerungszeit ausgeführt wird und der Bremsweg sich erhöht.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile eines solchen
herkömmlichen Beispiels zu verbessern und eine Vorrichtung zum
Abbremsen eines elektrischen Fahrzeugs zu schaffen, wobei das
Fahrzeug ruhig angehalten werden kann, ohne in starkem Ausmaß
von einer Geschwindigkeit beeinflußt zu werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs gelöst.
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Die Erfindung wird ausführlicher im Zusammenhang mit den
Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Hauptabschnitt bei
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
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Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen praktischen
Aufbau des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 zeigt,
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Fig. 3 ist ein Diagramm, das Eingangssignale und ein
Ausgangssignal eines Komparators 2 in Fig. 2 zeigt,
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild zum
Erklären der Operation der Fig. 2 zeigt,
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das einen Gesamtaufbau eines
allgemeinen elektrischen Fahrzeugs zeigt,
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Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Brems-
Regelungsabschnitts der Fig. 5 zeigt, und
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Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel eines
praktischen Aufbaus des Brems-Regelungsabschnitts
zeigt.
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Nun wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.
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Die Bauteile und Elemente, die gleich jenen des vorangehenden
herkömmlichen Beispiels sind, sind mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet und ihre Beschreibung ist vereinfacht oder
weggelassen.
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Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel umfaßt folgendes:
die Beschleunigungssignal-Erfassungsschaltung 61 zum Erfassen
des Ein-/Aus-Zustands eines Beschleunigungssignals, das von
der Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 ausgegeben
wird, und zum Ausgeben eines Bremsen-Ein-Regelungssignals oder
eines Bremsen-Aus-Regelungssignals; eine
Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62, die an einer Ausgangsstufe der
Beschleunigungssginal-Erfassungsschaltung 61 vorgesehen ist und
nur das Bremsen-Ein-Regelungssignal um eine vorbestimmte Zeit
verzögert; und eine Brems-Antriebsschaltung 63 als eine Brems-
Treiberschaltung, die an einer Ausgangsstufe der
Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62 vorgesehen ist und auf der Basis
der Bremsen-Ein-/Aus-Regelungssignale veranlaßt, daß die
Bremse in Betrieb ist oder nicht in Betrieb ist. Die
Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62 ist mit einer
Verzögerungszeit-Korrekturschaltung 1 zum variablen Einstellen der
Verzögerungszeit der Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62 in
Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors
56 für das elektrische Fahrzeug versehen.
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Die Verzögerungszeit-Korrekturschaltung 1 umfaßt folgendes:
einen Komparator 2 zum Vergleichen eines Ausgangssignals eines
F/V-Konverters, das zu der Drehgeschwindigkeit des
Antriebsmotors 56 proportional ist, mit einem Ausgangssignal des
Oszillators 58 zur PWM, und zum Ausgeben einer Quadratwelle mit
einem Verhältnis, das der Motordrehgeschwindigkeit entspricht,
wie es in Fig. 3 gezeigt ist; einer ODER-Schaltung 3 zum
Ausgeben des Ergebnisses einer ODER-Verknüpfung eines
Ausgangssignals des Komparators 2 und eines Ausgangssignals des
Komparators 64, um das Beschleunigungssignal und den vorbestimmten
Schwellenwert Vr zu vergleichen; einen Widerstand R&sub2;, der an
einen Ausgangsanschluß der ODER-Schaltung 3 angeschlossen ist;
und eine Diode 4, deren Kathodenseite an dem Widerstand R&sub2;
angeschlossen ist und deren Anodenseite an der Kathodenseite der
oben erwähnten Diode 66 angeschlossen ist.
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Der übrige Aufbau ist gleich jenem des vorangehenden
herkömmlichen Beispiels.
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Nun wird die Funktion und die Operation des
Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Wenn der Fahrer des Fahrzeugs eine Beschleunigungsvorrichtung
betätigt und der Pegel des Beschleunigungssignals höher als Vr
wird, wird das Ausgangssignal auf den "hohen (H)" Pegel
eingestellt. Wenn eine Spannung in der Durchlaßrichtung an die
Diode 66 angelegt wird, wird der Kondensator C&sub1; sofort durch
Vorbeiführen an dem Widerstand R&sub1; geladen. Vc wird auf einen
derartigen Pegel eingestellt, daß eine Brems-Antriebsschaltung
63 eingeschaltet wird. Anders ausgedrückt wird der
Eingangssignal-Pegel des Puffers 67 auf den "H"-Pegel eingestellt. Daher
wird ein Ausgangssignal des Puffers 67 auf den "H"-Pegel
eingestellt, der Transistor 68 wird leitend, die Bremsspule 60a
wird erregt und die Magnetbremse 60 wird ausgeschaltet. Zu
diesem Zeitpunkt wird, da das Ausgangssignal der
ODER-Schaltung immer auf dem "H"-Pegel ist, die Diode 4 umgekehrt, und
die Verzögerungszeit-Korrekturschaltung 1 übt keinerlei
Einfluß auf die Bremsoperations-Verzögerungsschaltung 62 aus.
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Andererseits wird, wenn der Pegel des Beschleunigungssignal
niedriger als Vr wird, das Ausgangssignal des Komparators 64
auf den "L"-Pegel eingestellt, und die in dem Kondensator C&sub1;
gespeicherten Ladungen werden über den Widerstand R&sub1; entladen
und Vc wird schrittweise kleiner. Jedoch erzeugt die ODER-
Schaltung 3 zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal des
Komparators 2 wie es ist. Das Ausgangssignal des Komparators 2 ist
in Fig. 3 gezeigt. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 2,
d.h. das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 3, auf dem
"H"-Pegel ist, wird die Diode 4 umgekehrt und auf die Entladung des
Kondensators C&sub1; wird kein Einfluß ausgeübt. Wenn es jedoch auf
einem "L"-Pegel ist, werden die Ladungen in dem Kondensator C&sub1;
über den Widerstand R&sub1; entladen. Fig. 4 zeigt ein
Ersatzschaltbild für diesen Fall. In Fig. 4 schließt ein Schalter 5
den Kontakt, wenn das Ausgangssignal des Komparators 2, d.h.
das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 3, auf den "L"-Pegel
eingestellt wird. Der Kontakt wird geöffnet, wenn es auf den
"H"-Pegel eingestellt wird. Wie es beim Betrachten der Fig. 4
auch klar werden wird, werden bei dem Ausführungsbeispiel,
wenn die Zeit, während der das Ausgangssignal des Komparators
2 auf dem "L"-Pegel ist, lang ist, d.h. wenn die
Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 56 niedrig ist, die Ladungen in dem
Kondensator C&sub1; schnell entladen, und Vc wird bald kleiner.
Somit ändert sich eine Verzögerungszeit in einem Bereich von
einer Zeitkonstanten R&sub1;C&sub1; bis zu R&sub1;R&sub2;/(R&sub1;+R&sub2;) C&sub1; in
Übereinstimmung mit der Motordrehgeschwindigkeit. Nach dem Verstreichen
der Verzögerungszeit, die in Übereinstimmung mit der
Motordrehgeschwindigkeit bestimmt wird, wird der
Eingangssignal-Pegel des Puffers 67 auf den "L"-Pegel eingestellt, das
Ausgangssignal des Puffers 67 wird auf den "L"-Pegel eingestellt,
die Bremsspule 60a wird nicht erregt und die Magnetbremse 60
wird nicht eingeschaltet.
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Wie es oben beschrieben ist, wird gemäß dem
Ausführungsbeispiel, wenn die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 56
niedrig ist, die Magnetbremse 60 schnell eingeschaltet. Wenn
die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 56 hoch ist, wird
die Magnetbremse 60 langsam eingeschaltet. Anders ausgedrückt
gibt es einen derartigen Vorteil, daß, da die Zeit ab dem
Ausschalten der Beschleunigungsvorrichtung bis zum Einschalten
der Bremse sich in Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit
des Motors koninuierlich ändert, d.h. die Beschleunigung, ist
ein ruhiges Anhalten möglich, ohne daß die Beschleunigung
einen großen Einfluß hat. Andererseits wird sogar dann, wenn die
Leistungserzeugungs-Bremse ausfällt oder der Motor nach dem
Ausschalten der Beschleunigungsvorrichtung in dem Fall eines
Gefälles oder ähnlichem nicht abgebremst wird, die
Magnetbremse 60 nach einem Verstreichen der längsten
Verzögerungszeit, die durch die Zeitkonstante R&sub1;C&sub1; bestimmt ist,
eingeschaltet.
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Da die Erfindung wie oben angegeben aufgebaut ist und
funktioniert, ist es möglich, eine ausgezeichnete Vorrichtung zum
Abbremsen eines elektrischen Fahrzeugs zu schaffen, die bis
jetzt nicht erhalten werden konnte, wobei die Verzögerungszeit
der Bremsoperations-Verzögerungsschaltung in Übereinstimmung
mit der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors durch die
Funktion der Verzögerungszeit-Korrekturschaltung variabel
eingestellt werden kann, die für die
Bremsoperations-Verzögerungsschaltung vorgesehen ist, so daß, wie bei dem obigen
Ausführungsbeispiel, wenn die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors
niedrig ist, die Bremse schnell eingeschaltet wird, während
dann, wenn die Drehgeschwindigkeit hoch ist, die Bremse
langsam eingeschaltet wird. Daher kann die Zeit vom Ausschalten
der Beschleunigungsvorrichtung bis zum Einschalten der Bremse
in Übereinstimmung mit der Beschleunigung kontinuierlich
geändert werden, und das Fahrzeug kann ruhig angehalten werden,
ohne durch die Beschleunigung stark beeinflußt zu werden.