DE69420105T2

DE69420105T2 - Kraftfahrzeug mit elektrischem antrieb

Info

Publication number: DE69420105T2
Application number: DE69420105T
Authority: DE
Inventors: Thomas Edye; Rene Jeanneret; Jacques Mueller
Original assignee: Swatch Group Management Services AG
Current assignee: Swatch Group Management Services AG
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2014-05-25
Also published as: DE69420105D1; KR950702480A; ATE183452T1; IL109753A0; FR2705928B1; BR9405390A; TW247301B; EP0652835A1; AU677328B2; FR2705928A1; IL109753A; CN1038825C; ZA943664B; CN1111904A; EP0652835B1; WO1994027837A1; SG85069A1; ES2139073T3; AU6687294A; US5632352A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, mit:
- einem Kraftstoffmotor zum Erzeugen einer ersten mechanischen Leistung;
- einem Generator zum Umsetzen der ersten mechanischen Leistung in eine erste elektrische Leistung;
- Steuermitteln, die durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigbar sind, um ein Einstellsignal zu erzeugen, das für eine Einstelleistung repräsentativ ist;
- einem Antriebsrad; und
- Motormitteln, um anhand einer zweiten elektrischen Leistung an das Antriebsrad eine zweite mechanische Leistung zu liefern, wobei die Motormittel einen Elektromotor, der mechanisch mit dem Antriebsrad gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung für den Elektromotor umfassen, die auf das Einstellsignal antwortet, um den Wert der zweiten mechanischen Leistung auf den Wert der Einstelleistung zu regeln.
Die die obenerwähnten Merkmale aufweisenden Kraftfahrzeuge, wie diejenigen, die beispielsweise in den Patenten US-4,306,156 und DE-C-29 43 554 beschrieben sind, umfassen ferner eine Akkumulatorenbatterie, die meistens die durch ihren Elektromotor verbrauchte Energie liefert. Der Kraftstoffmotor dieser bekannten Fahrzeuge wird nur angestellt, wenn die Menge von der in der Batterie zur Verfügung stehenden Energie unter einen vorbestimmten Wert absinkt, wobei dieser Kraftstoffmotor dann über den Generator, der mit ihm gekoppelt ist, die durch den Elektromotor verbrauchte Energie und diejenige, die für die Nachladung der Batterie erforderlich ist, liefert. Wenn die Menge von der in der Batterie vorhandenen Energie einen anderen vorbestimmten Wert erreicht, der grösser als der vorhergehende Wert ist, wird der Kraftstoffmotor abgestellt, wobei die durch den Elektromotor verbrauchte Energie dann wieder ausschliesslich durch die Batterie geliefert wird. Das Patent DE-C-29 43 554 sieht ferner vor, den Elektromotor als Generator funktionieren zu lassen, um das Fahrzeug zu bremsen, wobei die so erzeugte elektrische Energie an die Batterie geliefert wird, soweit diese letztere nicht bereits vollständig aufgeladen ist.
Im Dokument EP-A-0 543 390 ist vorgesehen, den auf den Rädern geforderten Leistungsbereich in drei Teile aufzuteilen:
A) in einen ersten Bereich von geringer Leistung, in dem der Verbrennungsmotor abgestellt ist und es einzig und allein die Batterie ist, die Energie an die Elektromotoren liefert;
B) in einen zweiten Bereich von mittlerer Leistung, in dem einzig der Verbrennungsmotor Energie liefert, während der Strom der Batterie gleich Null ist, und
C) in einen dritten Bereich von grosser Leistung, in dem der Verbrennungsmotor und die Batterie Energie liefern.
Ein Fahrzeug, wie diejenigen, die soeben beschrieben worden sind, weist zahlreiche Nachteile auf, die durch die es ausrüstende Akkumulatorenbatterie hervorgerufen werden.
Somit hat beispielsweise eine solche Batterie eine grosse Masse, die im allgemeinen grösser als 100 Kilogramm ist und sogar mehrere hundert Kilogramm erreichen kann, was die Masse des unbelasteten Fahrzeugs, das mit dieser Batterie ausgerüstet ist, erhöht und somit den Gesamtwirkungsgrad dieses letzteren vermindert, d. h. die Distanz, welche es bei einem bestimmten Energiemengenverbrauch zurücklegen kann, wobei alle anderen Dinge gleich sind.
Ebenso hat eine solche Batterie ein sehr grosses Volumen, was das Verhältnis zwischen dem nutzbaren Innenvolumen des Fahrzeugs, in dem sie angeordnet ist, und dem Gesamtvolumen dieses letzteren vermindert.
Ferner ist der Preis einer solchen Batterie hoch, was den Selbstkostenpreis des Fahrzeugs erhöht, und ihre Lebensdauer ist begrenzt, was bedingt, dass sie periodisch ausgewechselt werden muss, und somit die Unterhaltskosten dieses Fahrzeugs erhöht.
Ferner stellen die grosse Masse und das grosse Volumen einer solchen Batterie ernsthafte Probleme betreffs ihrer Befestigung im Fahrzeug dar, Probleme, dich noch dadurch kompliziert sind, dass diese Batterie leicht zugänglich sein muss, um ihren Unterhalt und/oder ihr Auswechseln zu ermöglichen, und die nur durch Verwendung von ziemlich komplexen Mitteln gelöst werden können, deren Preis noch zum Selbstkostenpreis des Fahrzeugs hinzukommt.
Man kann noch erwähnen, dass solche Batterien im Fall eines Autounfalls wegen der grossen Menge von umweltverschmutzenden Materialien, wie Blei, Schwefelsäure oder Kaliumhydroxid, welche sie enthalten, ein ernsthaftes Risiko für die Umgebung darstellen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Fahrzeug vorzuschlagen, das von gleicher Art wie die weiter oben beschriebenen Fahrzeuge ist, das jedoch nicht die Nachteile dieser letzteren aufweist, d. h. ein Fahrzeug, das bei Gleichheit aller anderen Dinge eine Masse aufweist, die kleiner als diejenige der bekannten Fahrzeuge ist, und somit ebenfalls einen höheren Gesamtwirkungsgrad als diese letzteren aufweist, das einen Selbstkostenpreis und Unterhaltskosten hat, die ebenfalls geringer als diejenigen dieser bekannten Fahrzeuge sind, wobei dieses Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung ferner ein günstigeres Verhältnis zwischen seinem nutzbaren Volumen und seinem Gesamtvolumen als diese bekannten Fahrzeuge hat, und das im Fall eines Unfalls für die Umgebung Risiken aufweist, die einiges geringer sind als diejenigen, welche diese bekannten Fahrzeuge aufweisen.
Erreicht wird dieses Ziel durch das beanspruchte Kraftfahrzeug, mit:
- einem Kraftstoffmotor zum Erzeugen einer ersten mechanischen Leistung;
- einem Generator zum Umsetzen der ersten mechanischen Leistung in eine erste elektrische Leistung;
- Steuermitteln, die durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigbar sind, um ein Einstellsignal zu erzeugen, das für eine Einstelleistung repräsentativ ist;
- einem Antriebsrad; und
- Motormitteln, um anhand einer zweiten elektrischen Leistung an das Antriebsrad eine zweite mechanische Leistung zu liefern, wobei die Motormittel einen Elektromotor, der mechanisch mit dem Antriebsrad gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung für den Elektromotor umfassen, die auf das Einstellsignal antwortet, um den Wert der zweiten mechanischen Leistung auf den Wert der Einstelleistung zu regeln;
und das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Fahrzeug ausserdem Regelungsmittel umfasst, die auf das Einstellsignal antworten, um die Drehzahl des Kraftstoffmotors auf den Wert zu regeln, bei dem die erste mechanische Leistung wenigstens einerseits merklich gleich der Einstelleistung und andererseits merklich gleich einem bestimmten Bruchteil der maximalen mechanischen Leistung des Kraftstoffmotors ist, wobei die Regelungsmittel Übertragungsmittel umfassen, die mit dem Generator und mit den Motormitteln elektrisch gekoppelt sind, um die zweite elektrische Leistung anhand der ersten elektrischen Leistung zu erzeugen, und dass das Bremsmoment, das vom Generator auf den Kraftstoffmotor ausgeübt wird, erniedrigt wird, wenn eine Erhöhung der Drehzahl gefordert ist.
Wie dies weiter unten gezeigt wird, ermöglichen diese Merkmale dem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung, wenigstens in gewissen seiner Ausführungsformen keine Akkumulatorenbatterie, wie diejenige, die dem Elektromotor der bekannten Fahrzeuge die für seinen Betrieb nötige elektrische Energie liefert, aufzuweisen. Diese Merkmale ermöglichen dem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung ebenfalls, in anderen seiner Ausführungsformen nur eine Akkumulatorenbatterie mit einer Kapazität, die beträchtlich geringer als diejenige der die bekannten Fahrzeuge ausrüstenden Batterie ist, zu umfassen.
Ferner beschreibt das Dokument WO 93/07022 ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor umfasst, der ohne Vorhandensein eines Akkumulators mit einem Generator gekoppelt ist. Auch wenn vorgesehen ist, das Moment auf der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors während einer Zunahmephase der Drehzahl konstant zu halten, ermöglicht diese Lösung nicht, die Drehzahl des Motors schnell zu ändern.
Die Merkmale des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung ermöglichen also, die obenerwähnten Nachteile, die in den bekannten Fahrzeugen an das Vorhandensein einer Akkumulatorenbatterie mit grosser Kapazität gebunden sind, vollständig zu beseitigen oder wenigstens beträchtlich zu vermindern.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger ihrer Ausführungsformen, welche im nachstehenden mit Hilfe der beigefügten Zeichnung gemacht wird, in der:
- Fig. 1 schematisch und teilweise, als nichteinschränkendes Beispiel, eine Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt;
- Fig. 2 eine Tabelle ist, die die Wirkungsweise gewisser Komponenten des Fahrzeugs der Fig. 1 zusammenfasst;
- Fig. 3 ein Diagramm ist, das schematisch die maximale mechanische Leistung darstellt, welche von einem Kraftstoffmotor in Abhängigkeit von seiner Drehzahl geliefert wird;
- Fig. 4 die Wirkungsweise des Fahrzeugs der Fig. 1 illustriert;
- Fig. 5 schematisch und teilweise, stets als nichteinschränkendes Beispiel, eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt;
- Fig. 6 ein Diagramm ist, das schematisch die mechanische Leistung darstellt, die durch einen Kraftstoffmotor in Abhängigkeit von seiner Drehzahl für verschiedene Werte eines Steuersignals geliefert wird;
- Fig. 7 eine Tabelle ist, die die Wirkungsweise gewisser Komponenten des Fahrzeugs der Fig. 5 zusammenfasst;
- Fig. 8 die Wirkungsweise des Fahrzeugs der Fig. 5 illustriert;
- Fig. 9 schematisch und teilweise, stets als nichteinschränkendes Beispiel, eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt;
- Fig. 10 die Wirkungsweise des Fahrzeugs der Fig. 9 illustriert;
- Fig. 11 schematisch und teilweise, stets als nichteinschränkendes Beispiel, eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- Fig. 12 schematisch Steuermittel darstellt, die in einem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung verwendbar sind.
In seiner schematisch und teilweise auf Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, ein Antriebsrad 2, das mechanisch mit dem nicht getrennt dargestellten Rotor eines Elektromotors 3 verbunden ist. Dieser Motor 3 kann vom gleichen Typ sein wie irgendeiner der verschiedenen, gut bekannten Elektromotoren, die verwendbar sind, um ein Antriebsrad eines Fahrzeugs anzutreiben, und wird somit nicht näher im Detail beschrieben.
Auf Fig. 1 sind das Rad 2 und der Motor 3 getrennt dargestellt worden, und deren mechanische Verbindung ist durch einen Doppelstrich symbolisch dargestellt worden. Aber es ist klar, dass dieses Rad 2 und dieser Motor 3 auch nebeneinandergesetzt sein können. Ebenso kann die Verbindung zwischen diesem Rad 2 und dem Rotor dieses Motors 3 direkt sein, wie dies dargestellt worden ist, oder sie kann über einen Getriebezug oder über jedes andere ähnliche Mittel ausgeführt sein.
Das Fahrzeug 1 umfasst noch eine Vorrichtung, die ein Messignal SQ liefert, das für die Drehzahl des Motors 3 repräsentativ ist. Diese Vorrichtung kann, wie dies auf Fig. 1 dargestellt worden ist, eine Scheibe 31, die konzentrisch mit der den Motor 3 mit dem Rad 2 verbindenden Welle befestigt ist, einen photoelektrischen oder magnetischen Sensor 32, der als Antwort auf den Durchlauf vor diesem Sensor von nichtdargestellten Zähnen oder Löchern, die regelmässig an der Peripherie der Scheibe 31 angeordnet sind, Impulse erzeugt, und einen elektronischen Schaltkreis 33, der als Antwort auf die durch den Sensor 32 erzeugten Impulse das Signal SQ liefert, umfassen. Diese verschiedenen Komponenten der Vorrichtung zur Messung der Drehzahl des Motors 3 werden nicht näher im Detail beschrieben, denn sie sind den Spezialisten gut bekannt, wobei diese Messvorrichtung im übrigen auf zahlreiche andere, ebenfalls gut bekannte Arten ausgeführt sein kann.
Das Fahrzeug 1 umfasst noch eine Steuerschaltung 4, die dazu bestimmt ist, dem Motor 3 in einer Form, die an die Beschaffenheit dieses letzteren angepasst ist, elektrische Energie zu übertragen, die er auf eine Weise empfängt, die weiter unten präzisiert wird.
Die Steuerschaltung 4 wird nicht im Detail beschrieben, denn ihre Struktur hängt natürlich von der Beschaffenheit des Motors 3 sowie von der Form, in welcher er die obenerwähnte elektrische Energie empfängt, ab. Es soll einfach erwähnt werden, dass diese Steuerschaltung 4 im vorliegenden Beispiel zwei Eingangsklemmen 4a und 4b umfasst, und dass sie angeordnet ist, um die elektrische Leistung zu regeln, die sie dem Motor 3 in Abhängigkeit vom Wert eines Einstellsignals SC, das sie von einer weiter unten beschriebenen Vorrichtung empfängt, und vom Wert des Signals SQ, das für die Drehzahl dieses Motors 3 repräsentativ ist, liefert.
Auf Fig. 1 ist die Verbindung zwischen dieser Steuerschaltung 4 und diesem Motor 3 durch einen einfachen Strich symbolisch dargestellt worden, obwohl sie natürlich von mehreren Leitern gebildet wird, deren Anzahl wenigsten gleich zwei ist und von der Beschaffenheit des Motors 3 abhängt.
Das Fahrzeug 1 umfasst noch einen Kraftstoffmotor 5, d. h. einen Motor, der in Antwort auf die Verbrennung eines Kraftstoffs mechanische Energie erzeugt. Ein solcher Motor kann zum Beispiel ein Verbrennungsmotor, ein Dieselmotor, eine Gasturbine, usw. sein.
Die Abtriebswelle des Motors 5 ist mit dem nicht getrennt dargestellten Rotor eines Elektroenergiegenerators 6 über eine durch einen Doppelstrich symbolisch dargestellte Verbindung verbunden.
Der Motor 5 und der Generator 6 sind ebenfalls getrennt dargestellt worden, aber es ist klar, dass sie auch nebeneinandergesetzt sein können. Ebenso kann die mechanische Verbindung zwischen der Abtriebswelle des Motors 5 und dem Rotor des Generators 6 direkt sein, wie dies dargestellt worden ist, oder sie kann über einen Getriebezug oder über jede andere ähnliche Vorrichtung ausgeführt sein.
Der Stator des Generators 6, der ebenfalls nicht getrennt dargestellt worden ist, umfasst im vorliegenden Beispiel zwei Ausgangsklemmen 6a und 6b. Wie dies weiter unten klargemacht wird, kann die Spannung, die durch den Generator 6 zwischen diesen Anschlussklemmen 6a und 6b erzeugt wird, wenn der Motor 5 seinen Rotor zur Rotation antreibt, eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein, wobei die Steuerschaltung 4 des Motors 3 natürlich entsprechend angepasst ist.
Die durch den Generator 6 gelieferte elektrische Leistung wird der Steuerschaltung 4 durch eine Leistungsregelungsschaltung 7 übertragen, die zwei Eingangsklemmen 7a und 7b, die jeweils mit den Anschlussklemmen 6a bzw. 6b des Generators 6 verbunden sind, und zwei Ausgangsklemmen 7c und 7d, die jeweils mit den Anschlussklemmen 4a bzw. 4b der Steuerschaltung 4 des Elektromotors 3 verbunden sind, aufweist.
Die Regelungsschaltung 7 umfasst einen ersten Widerstand 8 und einen ersten Schalter 9, die miteinander in Serie geschaltet sind und zusammen ein erstes Regelungselement 10 bilden, welches zwischen den Anschlussklemmen 7a und 7b parallelgeschaltet ist.
Die Regelungsschaltung 7 umfasst ebenfalls einen zweiten Widerstand 11 und einen zweiten Schalter 12, die zueinander parallelgeschaltet sind und zusammen ein zweites Regelungselement 13 bilden, das zwischen den Anschlussklemmen 7a und 7c in Serie geschaltet ist.
Ferner sind die Anschlussklemmen 7b und 7d der Regelungsschaltung 7 direkt miteinander verbunden.
Die Schalter 9 und 12 sind auf Fig. 1 in Form von einfachen Kontakten dargestellt worden, aber es ist klar, dass sie vorzugsweise von elektronischen Elementen, wie Transistoren oder Thyristoren, gebildet werden.
Welches auch immer die Weise ist, auf die sie ausgeführt sind, werden diese Schalter 9 und 12 durch Signale SI1 bzw. SI2 gesteuert, die je zwei verschiedene Zustände annehmen können, und sie sind derart angeordnet, dass sie offen oder geschlossen sind, je nachdem, ob ihr jeweiliges Steuersignal SI1 oder SI2 in seinem ersten oder seinem zweiten Zustand ist.
In der auf Fig. 1 dargestellten Situation ist somit das Signal SI1 in seinem ersten Zustand und der Schalter 9 offen, und das Signal SI2 ist in seinem zweiten Zustand und der Schalter 12 ist geschlossen.
Diese Signale SI1 und SI2 werden durch Schaltkreise erzeugt, die weiter unten beschrieben werden, und sie werden über Verbindungen, die strichpunktiert symbolisch dargestellt sind, an die Schalter 9 bzw. 12 abgegeben.
Das Fahrzeug 1 umfasst noch eine Vorrichtung, die ein Messignal SR liefert, das für die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 5 repräsentativ ist. Wie dies auf Fig. 1 dargestellt worden ist, kann diese Vorrichtung eine Scheibe 14, die konzentrisch mit der den Motor 5 mit dem Generator 6 verbindenden Welle befestigt ist, einen photoelektrischen oder magnetischen Sensor 15, der als Antwort auf den Durchlauf vor diesem Sensor von nichtdargestellten Zähnen oder Löchern, die regelmässig an der Peripherie der Scheibe 14 angeordnet sind, Impulse erzeugt, und einen elektronischen Schaltkreis 16, der als Antwort auf die durch den Sensor 15 erzeugten Impulse das Signal SR liefert, umfassen. Diese verschiedenen Komponenten der Vorrichtung zur Messung der Drehzahl R des Motors 5 werden nicht näher im Detail beschrieben, denn sie sind den Spezialisten gut bekannt, wobei diese Messvorrichtung im übrigen auf zahlreiche andere, ebenfalls gut bekannte Arten ausgeführt sein kann.
Es soll hier einfach erwähnt werden, dass diese Vorrichtung zur Messung der Drehzahl R des Motors 5 derart angeordnet ist, dass das Signal SR einen Minimalwert SRm aufweist, wenn dieser Motor 5 mit seiner minimalen Geschwindigkeit läuft, welches die Geschwindigkeit ist, unterhalb welcher er anzuhalten riskiert, und bei der die mechanische Leistung, die er liefert, praktisch gleich Null ist, und dass dieses Signal SR einen Maximalwert SRM aufweist, wenn dieser Motor 5 mit seiner maximalen Geschwindigkeit läuft, d. h. mit der Geschwindigkeit, die er nicht überschreiten soll, um keinen Schaden zu nehmen.
Das Fahrzeug 1 umfasst ebenfalls ein Gaspedal 17, das ähnlich wie das Gaspedal eines herkömmlichen Fahrzeugs ist und über eine Verbindung, die strichpunktiert symbolisch dargestellt ist, mechanisch mit einem Sensor 18 verbunden ist, der ein Signal SC liefert, das für die Position dieses Pedals 17 repräsentativ ist. Dieses Signal SC ist dasjenige, welches weiter oben in der Beschreibung der Steuerschaltung 4 des Motors 3 erwähnt worden ist.
Dieser Sensor 18 wird nicht im Detail beschrieben, denn es handelt sich um ein gut bekanntes Element, das im übrigen auf verschiedene Arten ausgeführt sein kann. Es soll hier einfach erwähnt werden, dass dieser Sensor 18 derart angeordnet ist, dass das Signal SC einen Minimalwert SCm aufweist, wenn das Pedal 17 in der Position ist, die es annimmt, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 1 es nicht berührt, und dass dieses Signal SC einen Maximalwert SCM aufweist, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 1 dieses Pedal 17 gegen seinen Endanschlag drückt.
Aus einem Grund, der weiter unten klargemacht wird, ist es nötig, dass die Vorrichtung zur Messung der Drehzahl R des Motors 5 und der Sensor 18 derart angeordnet sind, dass die Signale SR und SC von gleicher Natur sind. Beispielsweise kann jedes dieser beiden Signale von einer elektrischen Spannung gebildet sein. Ebenso ist es nötig, dass diese Vorrichtung und dieser Sensor derart angeordnet sind, dass die Minimalwerte SRm und SCm dieser Signale SR und SC wenigstens merklich gleich sind, sowie die Maximalwerte SRM und SCM dieser beiden Signale SR und SC. Ferner ist es besser aber nicht obligatorisch, wenn sich das Signal SC wenigstens merklich linear zwischen seinem Minimalwert SCm und seinem Maximalwert SCM in Abhängigkeit von der Position des Gaspedals 17 verändert.
Die obenerwähnten Signale SI1 und SI2, welches die Steuersignale der Schalter 9 und 12 sind, werden jeweils durch eine erste Vergleichsschaltung 19 bzw. durch eine zweite Vergleichsschaltung 20 erzeugt. Diese Vergleicher 19 und 20 weisen je einen ersten Eingang, der mit der Schaltung 16 verbunden ist und also das Signal SR empfängt, einen zweiten Eingang, der mit dem Sensor 18 verbunden ist und also das Signal SC empfängt, und einen Ausgang auf, der das Signal SI1 bzw. SI2 liefert.
Die Vergleichsschaltung 19 ist derart angeordnet, dass das Signal SI1 in seinem ersten Zustand ist, wenn der Wert des Signals SR kleiner oder gleich demjenigen des Signals SC ist, und dass dieses Signal SI1 in seinem zweiten Zustand ist, wenn der Wert dieses Signals SR grösser als derjenige dieses Signals SC ist.
Die Vergleichsschaltung 20 ist derart angeordnet, dass das Signal SI2 in seinem ersten Zustand ist, wenn der Wert des Signals SR kleiner als derjenige des Signals SC ist, und dass dieses Signal SI2 in seinem zweiten Zustand ist, wenn der Wert dieses Signals SR grösser oder gleich demjenigen dieses Signals SC ist.
Diese Wirkungsweise der Vergleicher 19 und 20 wird in der Tabelle der Fig. 2 zusammengefasst, die die Zustände der Signale SI1 und SI2 sowie die entsprechenden Zustände der Schalter 9 und 12 in den drei möglichen Fällen anzeigt, d. h. in den Fällen, in welchen das Signal SR jeweils kleiner, gleich bzw. grösser als das Signal SC ist. In dieser Tabelle zeigen die Ziffern 1 und 2 an, dass das Signal, dessen Bezugszeichen oben auf der Kolonne figuriert, in seinem ersten bzw. in seinem zweiten Zustand ist.
Die Vergleicher 19 und 20 werden nicht näher im Detail beschrieben, denn solche Schaltungen sind den Spezialisten gut bekannt. Ferner hängt deren Beschaffenheit natürlich von der Natur der Signale SR und SC, die sie auf ihren Eingängen empfangen, und von der Natur der Signale SI1 und SI2, die sie den Schaltern 9 und 12 liefern müssen, um diese letzteren zu öffnen oder zu schliessen, ab.
Vor dem Beginn der Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 1 soll in Erinnerung gerufen werden, dass in jedem Fahrzeug, von welchem Typ es auch immer ist, die durch den Triebmotor gelieferte mechanische Leistung durch geeignete Mittel, deren Beschaffenheit von derjenigen dieses Motors abhängt, auf einen Einstellwert geregelt wird, der durch die Position des Gaspedals des Fahrzeugs bestimmt wird. Mit anderen Worten entspricht jeder Position des Gaspedals eine mechanische Einstelleistung, und die Mittel zur Regelung der durch den Motor gelieferten mechanischen Leistung wirken auf diesen letzteren ein, damit die mechanische Leistung, die er tatsächlich liefert, gleich dieser mechanischen Einstelleistung wird oder bleibt.
Im Fall des Fahrzeugs 1 entspricht also jeder Wert des Signals SC, das für die Position des Gaspedals 17 repräsentativ ist, einem besonderen Wert einer mechanischen Einstelleistung, die mit dem Bezugszeichen Pc bezeichnet wird, und die durch den Motor 3 an das Rad 2 gelieferte mechanische Leistung wird, wie dies weiter unten beschrieben wird, derart geregelt, dass ihr Wert gleich dem Wert dieser mechanischen Einstelleistung Pc wird oder bleibt, welches auch immer dieser letztere Wert ist.
Aus einem Grund, der weiter unten klar gemacht wird, ist die nicht getrennt dargestellte Vorrichtung, die den Motor 5 mit Kraftstoff und gegebenenfalls mit einem die Verbrennung bewirkenden Stoff versorgt, im vorliegenden Beispiel derart angeordnet, dass dieser Motor 5 stets die maximale Leistung erzeugt, die er bei der Geschwindigkeit, mit der er läuft, erzeugen kann, welches auch immer diese letztere ist. Somit, wenn dieser Kraftstoffmotor 5 ein Verbrennungsmotor ist, der durch einen herkömmlichen Vergaser versorgt wird, wird diese Bedingung erfüllt, indem das Klappenventil dieses Vergasers in seiner Position von maximaler Öffnung blockiert wird oder indem dieses Klappenventil völlig weggelassen wird.
Die Fig. 3 stellt schematisch die gut bekannte Variation der mechanischen Leistung Pm dar, die unter diesen Bedingungen durch den Motor 5 in Abhängigkeit von seiner Drehzahl R erzeugt wird. Da die durch den Motor 5 erzeugte mechanische Leistung Pm immer gleich der maximalen mechanischen Leistung ist, die er erzeugen kann, welches auch immer seine Drehzahl R ist, ist festzuhalten, dass das Signal SR, das für diese Drehzahl R repräsentativ ist, ebenfalls für diese Leistung Pm repräsentativ ist.
Aus einem weiteren Grund, der ebenfalls weiter unten klargemacht wird, ist die Vorrichtung zur Messung der Drehzahl R des Motors 5, die im vorliegenden Beispiel von der Scheibe 14, vom Sensor 15 und von der elektronischen Schaltung 16 gebildet wird, vorzugsweise derart angeordnet, dass das Signal SR, welches, wie man dies soeben erkennen konnte, ebenfalls für die durch diesen Motor 5 gelieferte mechanische Leistung Pm repräsentativ ist, wenigstens merklich linear zwischen seinem Minimalwert SRm und seinem Maximalwert SRM in Abhängigkeit von dieser Leistung Pm variiert.
Die mechanische Leistung Pm, die durch den Kraftstoffmotor 5 erzeugt wird, wenn das Fahrzeug 1 in Gang ist, wird durch den Generator 6 in elektrische Leistung umgewandelt. Diese letzte elektrische Leistung, die in der Folge dieser Beschreibung elektrische Leistung Pe genannt wird, wird, wie man dies weiter unten erkennen kann vollständig oder teilweise, der Steuerschaltung 4 des Motors 3 durch die Regelungsschaltung 7 übertragen. Die durch diese letztere der Steuerschaltung 4 übertragene elektrische Leistung wird in der Folge dieser Beschreibung elektrische Leistung Pf genannt. Diese elektrische Leistung Pf wird dem Motor 3 durch die Steuerschaltung 4 in einer an die Beschaffenheit dieses Motors 3 angepassten Form übertragen und durch diesen letzteren in mechanische Leistung umgewandelt, welche in der Folge dieser Beschreibung mechanische Leistung Pn genannt wird. Diese mechanische Leistung Pn wird natürlich durch das Antriebsrad 2 verwendet, um das Fahrzeug 1 fortzubewegen. Diese Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn sind auf Fig. 1 symbolisch durch Pfeile dargestellt worden.
Ein Teil der mechanischen Leistung Pm wird im Generator 6 in Wärme umgesetzt, so dass die durch diesen letzteren gelieferte elektrische Leistung Pe einen Wert aufweist, der leicht kleiner als derjenige dieser mechanischen Leistung Pm ist.
Ebenso wird ein Teil der elektrischen Leistung Pf, die durch die Regelungsschaltung 7 an die Steuerschaltung 4 geliefert wird, in dieser letzteren und im Elektromotor 3 in Wärme umgesetzt, so dass die durch diesen letzteren erzeugte mechanische Leistung Pn einen Wert aufweist, der leicht kleiner als derjenige dieser elektrischen Leistung Pf ist.
Aber diese Leistungen, die bei diesen Umwandlungen in Wärme umgesetzt werden, sind im allgemeinen gering relativ zu der mechanischen Leistung Pm, die durch den Motor 5 geliefert wird, bzw. relativ zu der elektrischen Leistung, die durch den Motor 3 absorbiert wird, so dass sie in der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 1 ausser acht gelassen werden. Der Spezialist erkennt im übrigen mühelos, wie die verschiedenen Elemente des Fahrzeugs 1 dimensioniert sein müssen, um, wenn nötig, diesen im Generator 6, in der Steuerschaltung 4 und im Motor 3 in Wärme umgesetzten Leistungen Rechnung zu tragen.
Um die nachfolgende Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 1 nicht unnötig kompliziert zu machen, wird also in dieser Beschreibung angenommen, dass die durch den Generator 6 gelieferte elektrische Leistung Pe gleich der durch den Kraftstoffmotor 5 erzeugten mechanischen Leistung Pm ist und dass die durch den Elektromotor 3 an das Antriebsrad 2 gelieferte mechanische Leistung Pn gleich der elektrischen Leistung Pf ist, welche die Steuerschaltung 4 dieses Motors 3 von der Regelungsschaltung 7 empfängt.
Es wird noch angenommen, dass das Signal SC in dem Augenblick, in dem diese Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 1 beginnt, einen Zwischenwert SC1 zwischen seinem Minimalwert SCm und seinem Maximalwert SCM aufweist und dass sich dieser Wert SC1 seit einiger Zeit nicht verändert hat. Dieser Wert SC1 des Signals SC entspricht einem Wert Pc1 der Einstelleistung Pc, d. h. der mechanischen Leistung Pn, die der Elektromotor 3 dem Rad 2 liefern muss.
Unter diesen Bedingungen, und wie dies weiter unten klar wird, läuft der Kraftstoffmotor 5 mit einer Geschwindigkeit R1, die gerade diejenige ist, bei der der Wert Pm1 der mechanischen Leistung Pm, die er erzeugt, gleich dem Wert Pc1 der Einstelleistung Pc ist.
Der Wert SR1 des Signals SR, das dieser Drehzahl R1 des Motors 5 und dieser mechanischen Leistung Pm1 entspricht, ist also gleich dem Wert SC1 des Signals SC.
Das durch den Vergleicher 19 erzeugte Signal SI1 ist also in seinem ersten Zustand, so dass der Schalter 9 offen ist, während das durch den Vergleicher 20 erzeugte Signal SI2 in seinem zweiten Zustand ist, so dass der Schalter 12 geschlossen ist. Die Regelungsschaltung 7 ist also im Zustand, der auf Fig. 1 dargestellt ist, wo der Widerstand 8 nicht angeschlossen ist und wo der Widerstand 11 kurzgeschlossen ist.
Der Wert Pf1 der elektrischen Leistung Pf, die durch die Regelungsschaltung 7 an die Steuerschaltung 4 geliefert wird, ist also gleich dem Wert Pe1 der durch den Generator 6 erzeugten elektrischen Leistung Pe, der seinerseits gleich dem Wert Pm1 der durch den Motor 5 erzeugten mechanischen Leistung Pm und also dem Wert Pc1 der Einstelleistung Pc ist.
Daraus folgt, dass der Wert Pn1 der durch den Elektromotor 3 gelieferten mechanischen Leistung ebenfalls gleich diesem Wert Pc1 dieser mechanischen Einstelleistung Pc ist.
Es ist festzuhalten, dass in dieser Situation das durch den Kraftstoffmotor 5 erzeugte Motordrehmoment gleich dem durch den Generator 6 erzeugten Bremsmoment ist, so dass die Drehzahl R dieses Motors 5 konstant bleibt.
Diese Situation bleibt unverändert, solange der Fahrer des Fahrzeugs 1 die Position des Pedals 17 nicht verändert und der Wert des Signals SC also gleich SC1 bleibt.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs 1 beispielsweise den Druck, den er auf das Pedal 17 ausübt, vermindert, nimmt das Signal SC einen neuen Wert SC2 an, der kleiner als der Wert SC1 ist, den es zuvor hatte, und der einem neuen Wert Pc2 der Einstelleistung Pc entspricht, der ebenfalls kleiner als der vorangehende Wert Pc1 dieser Einstelleistung Pc ist.
Wie dies weiter unten klargemacht wird, hat diese Abnahme des Signals SC keine unmittelbare Auswirkung auf die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 5 und somit auf den Wert des Signals SR, das gleich SR1 bleibt. Das Signal SC ist jetzt also kleiner als das Signal SR, so dass die Vergleichsschaltung 19 das Signal SI1 in seinen zweiten Zustand bringt, was das Schliessen des Schalters 9 hervorruft. Hingegen verändert die Vergleichsschaltung 20 nicht das Signal SI2, das in seinem zweiten Zustand bleibt, wobei die Schaltung 12 also geschlossen bleibt.
Das Schliessen des Schalters 9 bewirkt, dass der Widerstand 8 zum Generator 6 und zur Steuerschaltung 4 parallelgeschaltet wird und dass also das durch den Generator 6 erzeugte Bremsmoment vergrössert wird, welches grösser als das durch den Kraftstoffmotor 5 erzeugte Motordrehmoment wird.
Die Drehzahl R dieses Motors 5 und die mechanische Leistung Pm, die er liefert, nehmen also um so schneller ab, als der Wert des Widerstands 8 gering ist.
Wenn diese Drehzahl R den Wert R2 erreicht, bei dem das Signal SR einen Wert SR2 hat, der gleich dem neuen Wert SC2 des Signals SC ist, bringt die Vergleichsschaltung 19 das Signal SI1 wieder in seinen ersten Zustand, so dass sich der Schalter 9 wieder öffnet und die Verbindung des Widerstands 8 mit dem Generator 6 unterbrochen wird.
Ferner ist jetzt der Wert Pm2 der durch den Motor 5 gelieferten mechanischen Leistung Pm gleich dem neuen Wert Pc2 der Einstelleistung Pc, da der Wert SR2 des Signals SR jetzt gleich dem Wert SC2 des Signals SC ist.
Da ferner der Schalter 9 jetzt offen ist und der Schalter 12 stets geschlossen ist, befindet sich das Fahrzeug 1 in einer stabilen Situation, die ähnlich ist wie diejenige, die weiter oben beschrieben worden ist, d. h. eine Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn alle gleich der durch die Position des Pedals 17 bestimmten Einstelleistung Pc sind, wobei der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Situationen der Wert dieser Einstelleistung Pc und demnach derjenige dieser Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn ist.
Diese Situation bleibt unverändert, solange der Fahrer des Fahrzeugs 1 nicht die Position des Pedals 17 verändert.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs 1 dann, stets beispielsweise, den Druck, den er auf das Pedal 17 ausübt, vergrössert, nimmt das Signal SC einen neuen Wert SC3 an, der grösser als der vorangehende Wert SC2 ist und einem neuen Wert Pc3 der Einstelleistung Pc entspricht, der ebenfalls grösser als der vorangehende Wert Pc2 dieser Einstelleistung Pc ist.
Diese Zunahme des Signals SC hat ebenfalls keine unmittelbare Auswirkung auf die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 5, und der Wert des Signals SR bleibt also gleich SR2.
Das Signal SC ist jetzt also grösser als das Signal SR, so dass die Vergleichsschaltung 20 das Signal SI2 in seinen ersten Zustand bringt, was das Öffnen des Schalters 12 hervorruft. Hingegen verändert die Vergleichsschaltung 19 nicht das Signal SI1, das in seinem ersten Zustand bleibt, wobei der Schalter 9 also offen bleibt.
Das Öffnen des Schalters 12 bewirkt, dass der Widerstand 11 zwischen den Generator 6 und die Steuerschaltung 4 in Serie geschaltet wird und dass somit das durch den Generator 6 erzeugte Bremsmoment vermindert wird, welches kleiner als das durch den Kraftstoffmotor 5 erzeugte Motordrehmoment wird.
Die Drehzahl R dieses Motors 5 und die mechanische Leistung Pm, die er liefert, nehmen also um so schneller zu, als der Wert des Widerstands 11 gross ist.
Wenn diese Drehzahl R den Wert R3 erreicht, bei dem das Signal SR einen Wert SR3 hat, der gleich dem neuen Wert SC3 des Signals SC ist, bringt die Vergleichsschaltung 20 das Signal SI2 wieder in seinen zweiten Zustand, so dass der Schalter 12 zugeht und erneut den Widerstand 11 kurzschliesst.
Ferner ist der Wert Pm 3 der durch den Motor 5 gelieferten mechanischen Leistung Pm jetzt gleich dem neuen Wert Pc3 der Einstelleistung Pc, da der Wert SR3 des Signals SR jetzt gleich dem Wert SC3 des Signals SC ist.
Da ferner der Schaltar 12 jetzt geschlossen ist und der Schalter 9 stets offen ist, befindet sich das Fahrzeug 1 wieder in einer stabilen Situation, die ähnlich wie diejenigen ist, die weiter oben beschrieben worden sind, d. h. eine Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn alle gleich der durch die Position des Pedals 17 bestimmten Einstellungsleistung Pc sind, wobei der einzige Unterschied zwischen der vorliegenden Situation und den vorangehenden Situationen der Wert dieser Einstelleistung Pc und demnach derjenige dieser Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn ist.
Diese Situation bleibt unverändert, solange der Fahrer des Fahrzeugs 1 nicht die Position des Pedals 17 verändert und der Wert des Signals SC also gleich SC3 bleibt.
Fig. 4 illustriert schematisch den Ablauf als Funktion der Zeit t der verschiedenen, weiter oben beschriebenen Vorgänge.
Auf dieser Fig. 4 stellt das Diagramm a) durch eine Vollinie das Signal SC und die entsprechende Einstelleistung Pc, sowie durch eine gestrichelte Linie das Signal SR, das für die Drehzahl R des Motors 5 repräsentativ ist, und die durch diesen Motor 5 gelieferte mechanische Leistung Pm dar. Wie man dies weiter oben erkennen konnte, sind das Signal SR und die mechanische Leistung Pm jeweils nur während den Zeitintervallen, während denen sich diese mechanische Leistung Pm in Antwort auf eine Variation dieses Signals SC verändert, verschieden vom Signal SC bzw. von der Einstelleistung Pc. Deshalb ist die gestrichelte Linie, die das Signal SR und die Leistung Pm darstellt, nur während diesen Zeitintervallen sichtbar. Es muss festgehalten werden, dass die Variationen des Signals SR und der Leistung Pm im allgemeinen nicht linear sind, wie dies zur Vereinfachung dargestellt worden ist.
Die Diagramme b) und c) der Fig. 4 stellen jeweils die Zustände des Signals SI1 und des Schalters 9 bzw. die Zustände des Signals SI2 und des Schalters 12 dar. In diesen Diagrammen b) und c) bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 jeweils den ersten bzw. den zweiten Zustand der Signale SI1 und SI2, und die Bezugszeichen O und F bezeichnen jeweils den offenen Zustand bzw. den geschlossenen Zustand der Schalter 9 und 12.
Es ist klar, dass ein Vorgang, der ähnlich wie einer von denjenigen ist, die soeben beschrieben worden sind, jedesmal dann abläuft, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 1 die Position des Gaspedals 17 verändert.
Fig. 5 stellt schematisch und teilweise eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung dar, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnet ist.
Wie das Fahrzeug 1 der Fig. 1 umfasst das Fahrzeug 51 ein Antriebsrad 2, einen Elektromotor 3 zum Antrieb dieses Rads 2, ein Gaspedal 17 und einen Sensor 18, der ein Signal SC erzeugt, das für die Position dieses Pedals 17 und also für die Einstelleistung Pc, die der Motor 3 dem Rad 2 übertragen muss, repräsentativ ist. Diese Elemente und dieses Signal sind identisch mit den Elementen und mit dem Signal, die auf Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden sind, und werden hier somit nicht erneut beschrieben.
Das Fahrzeug 51 umfasst noch eine Schaltung 54 zur Steuerung des Motors 3, deren Funktion ähnlich wie diejenige der Schaltung 4 der Fig. 1 ist und die also auch nicht erneut beschrieben wird. Es soll jedoch erwähnt werden, dass ihr in diesem Beispiel die elektrische Energie, die die Schaltung 54 auf eine Weise empfängt, die weiter unten beschrieben wird, unter Gleichspannung geliefert wird, und dass diese Schaltung 54 natürlich entsprechend angeordnet ist.
Es soll hier festgehalten werden, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen, die weiter oben erwähnt sind oder die weiter unten erwähnt werden, auf Fig. 5 durch einen einfachen Strich symbolisch dargestellt worden sind, auch wenn diese Verbindungen von mehreren Leitern gebildet werden, wie dies natürlich beispielsweise für die Verbindung zwischen der Steuerschaltung 54 und dem Motor 3 der Fall ist.
Das Fahrzeug 51 umfasst noch einen Kraftstoffmotor 55, der wie der Motor 5 des Fahrzeugs 1 vom gleichen Typ wie irgendeiner der gut bekannten Motoren ist, die die Verbrennung eines Kraftstoffs verwenden, um mechanische Energie zu erzeugen. Jedoch ist die Kraftstoffversorgungsvorrichtung des Motors 55, die nicht getrennt dargestellt worden ist, im Gegensatz zu derjenigen des Motors 5 derart angeordnet, dass sie die Menge von Kraftstoff, die sie diesem Motor 55 liefert, und somit die mechanische Leistung Pm, die durch diesen letzteren bei jeder seiner Drehzahlen erzeugt wird, in Abhängigkeit vom Wert eines Signals SM regelt, das an eine Anschlussklemme 55a abgegeben wird und weiter unten beschrieben wird.
Das Fahrzeug 51 umfasst ebenfalls einen Generator 56, der eine elektrische Energie unter Wechselspannung erzeugt, wenn sein Rotor, der nicht getrennt dargestellt worden ist, durch die Abtriebswelle des Motors 55, mit welchem er mechanisch verbunden ist, zur Rotation angetrieben wird.
Die Ausgangsklemmen des Generators 56, die ebenfalls nicht getrennt dargestellt worden sind und deren Anzahl von der einphasigen oder mehrphasigen Natur der durch diesen Generator 56 erzeugten Wechselspannung abhängt, sind mit den Eingängen eines Umrichters 57 verbunden, der dazu bestimmt ist, die für den Betrieb der obenerwähnten Steuerschaltung 54 des Motors 3 nötige Gleichspannung zu liefern.
Der Umrichter 57 wird nicht im Detail beschrieben, denn es handelt sich um eine Schaltung, die den Spezialisten gut bekannt ist. Es soll hier einfach erwähnt werden, dass er derart angeordnet ist, dass er der Steuerschaltung 54 die Gesamtheit der elektrischen Leistung überträgt, die er vom Generator 56 empfängt, wenn ein Steuersignal SD, das weiter unten beschrieben wird, in einem ersten Zustand ist, und dass er dieser Steuerschaltung 54 nur einen Teil dieser elektrischen Leistung überträgt, wenn dieses Signal SD in einem zweiten Zustand ist.
Das bereits erwähnte Signal SM, dessen Wert die mechanische Leistung bestimmt, die durch den Motor 55 bei jeder seiner Drehzahlen geliefert wird, wird durch einen Schaltkreis erzeugt, der im vorliegenden Beispiel von drei Schaltern 58, 59 und 60 und von drei Vergleichern 61, 62 und 63 gebildet wird.
Eine erste Anschlussklemme jedes der Schalter 58 bis 60 ist mit der Anschlussklemme 55a des Motors 55 verbunden, die, wie man dies weiter oben erkennen konnte, dazu bestimmt ist, das Signal SM zu empfangen.
Eine nicht dargestellte Quelle liefert an die zweite Anschlussklemme des Schalters 58 ein Signal mit einem festen Wert SM1, an die zweite Anschlussklemme des Schalters 59 ein weiteres Signal mit einem festen Wert SM2, und an die zweite Anschlussklemme des Schalters 60 ein drittes Signal mit einem festen Wert SM3.
Aus einem Grund, der weiter unten klargemacht wird, ist der Wert SM1 derjenige, den das Signal SM haben muss, damit der Motor 55, welches auch immer seine Drehzahl ist, eine mechanische Leistung liefert, die gleich einem bestimmten Bruchteil seiner maximalen mechanischen Leistung ist, wobei dieser Bruchteil im vorliegenden Beispiel gleich 80% ist, aber natürlich auch einen unterschiedlichen Wert aufweisen kann.
Ebenso ist der Wert SM2 derjenige, den das Signal SM haben muss, damit der Motor 55 nur eine mechanische Leistung liefert, die kleiner als diejenige ist, die er liefert, wenn das Signal SM den obenerwähnten Wert SM1 hat. Im vorliegenden Beispiel ist dieser Wert SM2 derjenige, den das Signal SM haben muss, damit der Motor 55 praktisch keine mechanische Leistung mehr liefert, wobei er jedoch weiterhin läuft.
Ferner ist der Wert SM3 derjenige, den das Signal SM haben muss, damit der Motor 55 eine mechanische Leistung liefert, die grösser als diejenige ist, die er liefert, wenn das Signal SM den obenerwähnten Wert SM1 hat. Im vorliegenden Beispiel ist der Wert SM3 derjenige, den das Signal SM haben muss, damit der Motor 55 seine maximale mechanische Leistung liefert, welches auch immer seine Drehzahl ist.
Fig. 6 stellt schematisch die Variation der durch den Motor 55 gelieferten mechanischen Leistung Pm in Abhängigkeit von seiner Drehzahl R für diese drei Werte SM1, SM2 und SM3 des Signals SM dar.
Die Schalter 58 bis 60 sind auf Fig. 5 in Form von einfachen Kontakten dargestellt worden, aber es ist klar, dass sie vorzugsweise von elektronischen Elementen, wie Transistoren oder Thyristoren, gebildet werden.
Welches auch immer die Art ist, auf welche sie ausgeführt sind, so werden die Schalter 58, 59 und 60 jeweils von den Signalen SI3, SI4 bzw. SI5 gesteuert, die je zwei verschiedene Zustände annehmen können, und sie sind derart angeordnet, dass sie offen oder geschlossen sind, je nachdem, ob ihr jeweiliges Steuersignal in seinem ersten oder seinem zweiten Zustand ist.
In der auf Fig. 6 dargestellten Situation ist das Signal SI3 somit in seinem zweiten Zustand, und der Schalter 58 ist also geschlossen, während die Signale SI4 und SI5 in ihrem ersten Zustand sind und die Schalter 59 und 60 also offen sind.
Die Signale SI3 bis SI5, die über Verbindungen, welche strichpunktiert symbolisch dargestellt sind, an die Schalter 58 bis 60 abgegeben werden, werden jeweils durch drei Vergleichsschaltungen 61, 62 bzw. 63 erzeugt, die je einen mit der Schaltung 16 verbundenen ersten Eingang aufweisen und also das Signal SR empfangen, und einen mit dem Sensor 18 verbundenen zweiten Eingang aufweisen und also das Signal SC empfangen.
Das obenerwähnte Signal SD, das dazu bestimmt ist, den Umrichter 57 zu steuern, wird ebenfalls durch den Vergleicher 63 erzeugt.
Der Vergleicher 61 ist derart angeordnet, dass das Signal SI3 in seinem ersten Zustand ist, wenn die Werte der Signale SR und SC verschieden voneinander sind, und in seinem zweiten Zustand, wenn diese Werte der Signale SR und SC einander gleich sind.
Der Vergleicher 62 ist derart angeordnet, dass das Signal SI4 in seinem ersten Zustand ist, wenn der Wert des Signals SR kleiner oder gleich demjenigen des Signals SC ist, und in seinem zweiten Zustand, wenn der Wert dieses Signals SR grösser als derjenige dieses Signals SC ist.
Der Vergleicher 63 ist derart angeordnet, dass die Signale SI5 und SD in ihrem ersten Zustand sind, wenn der Wert des Signals SR grösser oder gleich demjenigen des Signals SC ist, und in ihrem zweiten Zustand, wenn der Wert dieses Signals SR kleiner als derjenige dieses Signals SC ist.
Diese Wirkungsweise der Vergleicher 61 bis 63 wird auf der Tabelle der Fig. 7 zusammengefasst, die die Zustände der Signale SI3 bis SI5 und SD, die Zustände der Schalter 58 bis 60 und den Wert des Signals SM in den drei möglichen Fällen angibt, d. h. in den Fällen, in denen das Signal SR jeweils kleiner, gleich bzw. grösser als das Signal SC ist.
Auf dieser Tabelle geben die Ziffern 1 und 2 an, dass das Signal, dessen Bezugszeichen oben auf der Kolonne figuriert, in seinem ersten bzw. in seinem zweiten Zustand ist.
Die Vergleicher 61 bis 63 werden nicht näher im Detail beschrieben, denn solche Schaltkreise sind den Spezialisten gut bekannt. Ferner hängt ihre Beschaffenheit natürlich von der Natur der Signale SR und SC, die sie auf ihren Eingängen empfangen, von der Natur der Signale SI3 bis SI5, die sie den Schaltern 58 bis 60 liefern müssen, um diese letzteren zu öffnen oder zu schliessen, und für den Vergleicher 63 von der Natur des Signals SD ab, das er dem Umrichter 57 liefern muss, um diesen letzteren auf die obenerwähnte Weise zu steuern.
Die von den Schaltern 58 bis 60 und von den Vergleichern 61 bis 63 gebildete Einheit kann als eine Einheit betrachtet werden, die einen Selektor bildet, der dem Signal SM selektiv einen der Werte SM1 bis SM3 in Abhängigkeit vom relativen Wert der Signale SR und SC gibt.
In der nachfolgenden Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 51 wird die durch den Kraftstoffmotor 55 gelieferte mechanische Leistung mit Pm, die durch den Generator 56 gelieferte elektrische Leistung mit Pe, die in diesem Fall durch den Umrichter 57 der Steuerschaltung 54 gelieferte elektrische Leistung mit Pf und die durch den Elektromotor 3 dem Rad 2 gelieferte mechanische Leistung mit Pn bezeichnet. Diese verschiedenen Leistungen sind auf Fig. 5 ebenfalls durch Pfeile symbolisch dargestellt. Man lässt ferner ebenfalls die Verluste in den verschiedenen betroffenen Elementen ausser acht, und es wird also angenommen, dass die Werte der Leistungen Pm und Pe gleich sind, sowie die Werte der Leistungen Pf und Pn.
Das Fahrzeug 51 umfasst noch eine Vorrichtung, die ein Signal erzeugt, das für die Drehzahl R des Motors 55 repräsentativ ist und das ebenfalls Signal SR genannt wird. Diese dieses Signal SR erzeugende Vorrichtung wird von Elementen gebildet, die ähnlich wie die Elemente 14 bis 16 des Fahrzeugs 1 sind, und die mit den gleichen Bezugszeichen wie diese letzteren bezeichnet sind und die somit nicht erneut beschrieben werden. Es soll jedoch erwähnt werden, dass diese Elemente 14 bis 16, und insbesondere der elektronische Schaltkreis 16, im Fahrzeug 51 derart angeordnet sind, dass das Signal SR stets einen Wert hat, der gleich demjenigen des Signals SC ist, wenn der Motor 55 eine mechanische Leistung Pm liefert, die einerseits gleich der diesem Wert des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc und andererseits gleich einem vorbestimmten Bruchteil der maximalen Leistung ist, die er bei der Drehzahl, mit der er läuft, liefern kann.
In der weiter unten gemachten Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 1 wird als nichteinschränkendes Beispiel angenommen, dass der obenerwähnte vorbestimmte Bruchteil gleich 80% ist, was bedeutet, dass, wenn das Signal SM seinen obenerwähnten Wert SM1 hat, welches gerade derjenige ist, bei dem der Motor 55, welches auch immer seine Drehzahl R ist, eine mechanische Leistung liefert, die gleich den 80% seiner maximalen Leistung ist, und wenn das Signal SR einen Wert hat, der gleich demjenigen des Signals SC ist, der Motor 55 eine mechanische Leistung Pm liefert, die gleich der diesem Wert des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pe ist.
Wie in der weiter oben gemachten Beschreibung der Funktionsart des Fährzeugs 1 wird angenommen, dass in dem Augenblick, in welchem diese Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 51 beginnt, der Fahrer dieses letzteren das Gaspedal 17 seit einiger Zeit in einer stabilen Zwischenposition zwischen seinen äussersten Positionen gehalten hat. Das Signal SC hat also ebenfalls einen stabilen Wert, der einem stabilen Wert der Einstelleistung Pc entspricht. Diese beiden Werte werden ebenfalls SC1 bzw. Pc1 genannt.
Unter diesen Bedingungen und wie dies weiter unten klargemacht wird, läuft der Kraftstoffmotor 55 mit einer Geschwindigkeit, die ebenfalls R1 genannt wird, bei der das Signal SR einen Wert SR1 hat, der gleich dem Wert SC1 des Signals SC ist.
Das durch den Vergleicher 61 gelieferte Signal SI3 ist also in seinem zweiten Zustand, und der Schalter 58 ist geschlossen, so dass das Signal SM den Wert SM1 hat. Die durch den Motor 55 gelieferte mechanische Leistung Pm hat also einen Wert Pm1, der gleich den 80% der maximalen Leistung Pm1' ist, die dieser Motor 55 bei dieser Geschwindigkeit R1 liefern kann, und dieser Wert Pm1 ist gleich dem Wert Pc1 der dem Wert SC1 des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc.
Ferner ist das Signal SD in seinem ersten Zustand, so dass der Wert Pf1 der durch den Umrichter 57 an die Steuerschaltung 54 des Motors 3 gelieferten elektrischen Leistung Pf gleich dem Wert Pe1 der elektrischen Leistung Pe, welche dieser Umrichter 57 vom Generator 56 empfängt, ist, welcher seinerseits gleich dem Wert Pm1 der durch den Motor 55 gelieferten mechanischen Leistung Pm ist.
Da der Wert Pn1 der durch den Motor 3 an das Rad 2 gelieferten mechanischen Leistung Pn gleich dem Wert Pf1 der durch den Umrichter 57 an die Steuerschaltung 54 gelieferten elektrischen Leistung Pf ist, ist dieser Wert Pn1 ebenfalls gleich dem Wert Pc1 der Einstelleistung Pc.
Diese Situation bleibt stabil, solange der Fahrer des Fahrzeugs 51 nicht die Position des Gaspedals 17 verändert.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs 51 beispielsweise den Druck, den er auf das Pedal 17 ausübt, vermindert, nimmt das Signal SC einen neuen Wert SC2 an, der kleiner als der Wert SC1 ist, den er zuvor hatte, und einem neuen Wert Pc2 der Einstelleistung Pc entspricht, welcher ebenfalls kleiner als der vorangehende Wert Pc1 dieser Einstelleistung Pc ist.
Wie im Fall des Fahrzeugs 1 hat diese Abnahme des Signals SC keine unmittelbare Auswirkung auf die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 55 und somit auf den Wert des Signals SR, der gleich SR1 bleibt.
Das Signal SC ist jetzt also kleiner als das Signal SR, so dass der Vergleicher 61 das Signal SI3 in seinen ersten Zustand bringt, was das Öffnen des Schalters 58 bewirkt, und der Vergleicher 62 das Signal SI4 in seinen zweiten Zustand bringt, was das Schliessen des Schalters 59 bewirkt.
Das Signal SM nimmt also den Wert SM2 an, bei dem die durch den Motor 55 gelieferte mechanische Leistung Pm praktisch gleich Null wird.
Die Drehzahl R des Motors 55 nimmt also schnell ab, bis das Signal SR einen Wert SR2 erreicht, der gleich dem neuen Wert SC2 des Signals SC ist.
In diesem Augenblick gibt der Vergleicher 62 dem Signal SI4 wieder seinen ersten Wert, und der Vergleicher 61 gibt dem Signal SI3 seinen zweiten Wert, so dass der Wert des Signals SM wieder gleich SM1 wird.
Der Wert Pm2 der mechanischen Leistung Pm, die der Motor 55 liefert, ist wieder gleich 80% seiner maximalen mechanischen Leistung, und dieser Wert Pm2 ist ferner gleich dem neuen Wert Pc2 der Einstelleistung Pc.
Das Fahrzeug 51 befindet sich also wieder in einer stabilen Situation, die ähnlich wie diejenige ist, die weiter oben beschrieben worden ist, d. h. eine Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn alle gleich der durch die Position des Pedals 17 bestimmten Einstelleistung Pc sind, wobei der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Situationen der Wert dieser Einstelleistung Pc und demnach derjenige dieser Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn ist.
Diese Situation bleibt natürlich unverändert, solange der Fahrer des Fahrzeugs 51 nicht die Position des Pedals 17 verändert und der Wert des Signals SC also gleich SC2 bleibt.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs 51 dann, stets beispielsweise, den Druck, den er auf das Pedal 17 ausübt, erhöht, nimmt das Signal SC einen neuen Wert an, der grösser als der vorangehende Wert SC2 ist und einem neuen Wert Pc3 der Einstelleistung Pc entspricht, der ebenfalls grösser als der Wert Pc2 ist.
Diese Zunahme des Signals SC hat auch keine unmittelbare Auswirkung auf die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 55, und der Wert des Signals SR bleibt also gleich SR2.
Das Signal SC ist jetzt also grösser als das Signal SR, so dass der Vergleicher 61 dem Signal SI3 wieder seinen ersten Wert gibt, was das Öffnen des Schalters 59 bewirkt, und der Vergleicher 63 dem Signal SI5 seinen zweiten Wert gibt, was das Schliessen des Schalters 60 bewirkt. Das Signal SM nimmt also den Wert SM3 an, und die durch den Motor 55 gelieferte mechanische Leistung nimmt den Wert Pm2' an, der sein maximaler Wert bei der Geschwindigkeit R2 ist, mit der dieser Motor 55 in diesem Moment läuft.
Gleichzeitig gibt der Vergleicher 63 dem Signal SD seinen zweiten Wert, so dass die durch den Umrichter 57 absorbierte elektrische Leistung abnimmt.
Das durch den Generator 56 erzeugte Bremsmoment nimmt also ebenfalls ab. Da ferner der Motor 55 jetzt seine maximale Leistung liefert, nimmt seine Drehzahl R schnell zu, sowie der Wert des Signals SR.
Wenn diese Drehzahl R den Wert R3 erreicht, bei dem das Signal SR einen Wert hat, der gleich dem neuen Wert SC3 des Signals SC ist, gibt der Vergleicher 63 dem Signal SI5 wieder seinen ersten Zustand, und der Vergleicher 61 gibt dem Signal SI3 wieder seinen zweiten Zustand. Daraus resultiert, dass sich der Schalter 60 wieder öffnet, während der Schalter 58 wieder zugeht, so dass das Signal SM wieder den Wert SM1 annimmt.
Die durch den Motor 55 gelieferte mechanische Leistung Pm, die den Wert Pm3' erreicht hatte, nimmt dann ab und nimmt den Wert Pm3 an, der gleich 80% dieses Werts Pm3' ist, und dieser Wert Pm3 ist ferner gleich dem neuen Wert Pc3 der Einstelleistung Pc.
Gleichzeitig gibt der Vergleicher 63 dem Signal SD wieder seinen ersten Zustand, so dass der Umrichter 57 wieder beginnt, der Steuerschaltung 54 des Elektromotors 3 die Gesamtheit der elektrischen Leistung Pe, die er vom Generator 56 empfängt, zu übertragen.
Das Fahrzeug 51 ist also wieder in einer stabilen Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn alle gleich der durch die Position des Pedals 17 bestimmten Einstelleistung Pc sind, wobei der einzige Unterschied zwischen dieser Situation und denjenigen, die weiter oben beschrieben worden sind, der Wert dieser Einstelleistung Pc und demnach derjenige dieser Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn ist.
Diese Situation bleibt unverändert, solange der Fahrer des Fahrzeugs 51 nicht die Position des Pedals 17 verändert und der Wert des Signals SC also gleich SC3 bleibt.
Fig. 8 illustriert schematisch den Ablauf als Funktion der Zeit t der verschiedenen Vorgänge, die soeben beschrieben worden sind.
Auf dieser Fig. 8 stellt das Diagramm a) durch eine Vollinie das Signal SC und durch eine gestrichelte Linie das Signal SR dar, das für die Drehzahl R des Motors 55 repräsentativ ist. Wie im Fall des weiter oben beschriebenen Fahrzeugs 1, ist das Signal SR nur während den Zeitintervallen, während denen sich die Drehzahl R des Motors 55 in Antwort auf eine Variation des Signals SC verändert, verschieden vom Signal SC. Deshalb ist die das Signal SR darstellende gestrichelte Linie nur während diesen Zeitintervallen sichtbar.
Die Diagramme b), c) und d) stellen jeweils die Zustände des Signals SI3 und des Schalters 58, des Signals SI4 und des Schalters 59, bzw. des Signals SI5 und des Schalters 60 dar. In diesen Diagrammen b), c) und d) bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 jeweils den ersten bzw. den zweiten Zustand der Signale SI3 bis SI5, und die Bezugszeichen O und F bezeichnen jeweils den offenen Zustand bzw. den geschlossenen Zustand der Schalter 58 bis 60.
Das Diagramm e) der Fig. 8 stellt das Signal SM dar, und das Diagramm f) stellt durch eine Vollinie die dem Signal SC entsprechende Einstelleistung Pc und durch eine gestrichelte Linie die durch den Motor 55 gelieferte mechanische Leistung Pm dar.
Wie man dies ebenfalls weiter oben erkennen konnte, ist diese mechanische Leistung Pm nur während den Zeitintervallen, während denen sich diese mechanische Leistung Pm in Antwort auf eine Variation des Signals SC verändert, verschieden von der Einstelleistung Pc. Deshalb ist die gestrichelte Linie, die diese mechanische Leistung Pm darstellt, nur während diesen Zeitintervallen sichtbar. In diesem Diagramm f) bezeichnet das Bezugszeichen PmO den Wert der mechanischen Leistung Pm, die der Motor 55 liefert, wenn das Signal SM seinen Wert SM2 hat.
Es ist klar, dass ein Vorgang, der ähnlich wie einer von denjenigen ist, die soeben beschrieben worden sind, jedesmal dann abläuft, wenn der Fahrer des Fahrzeugs 51 die Position des Gaspedals 17 verändert.
Es soll hervorgehoben werden, dass im Fahrzeug 1 die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 5 geregelt wird, indem einzig und allein die durch den Generator 6 gelieferte elektrische Leistung verändert wird, während im Fahrzeug 51 die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 55 nicht nur geregelt wird, indem die durch den Generator 56 gelieferte elektrische Leistung verändert wird, sondern indem zusätzlich auf die Kraftstoffversorgungsvorrichtung dieses Motors 55 eingewirkt wird. Daraus resultiert, dass, nach jeder Veränderung der Position des Pedals 17 und bei Gleichheit aller anderen Dinge, der Motor 55 des Fahrzeugs 51 schneller seine neue Drehzahl erreicht als der Motor 5 des Fahrzeugs 1.
Fig. 9 stellt schematisch und teilweise eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung dar, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 91 bezeichnet ist.
Die Elemente des Fahrzeugs 91, die mit den gleichen Bezugszeichen wie die Elemente des Fahrzeugs 51 der Fig. 5 bezeichnet sind, sind mit diesen letzteren identisch und werden nicht erneut beschrieben.
Diese Elemente des Fahrzeugs 91 sind wie die entsprechenden Elemente des Fahrzeugs 51 miteinander verbunden, mit Ausnahme des Sensors 18, der nicht mehr direkt mit den zweiten Eingängen der Vergleicher 61 und 63 verbunden ist, sondern der mit dem Eingang 92a einer steuerbaren Addierschaltung 92 verbunden ist, dessen Wirkungsweise weiter unten beschrieben wird, wobei diese zweiten Eingänge der Vergleicher 61 bis 63 mit dem Ausgang 92b dieses Addierers 92 verbunden sind.
Dieser Ausgang 92b des Addierers 92 erzeugt ein Signal SC', das ebenfalls weiter unten beschrieben wird.
Das Fahrzeug 91 umfasst ferner eine Quelle 93 für elektrische Energie, wovon weiter unten ein Beispiel beschrieben wird.
Es soll hier einfach erwähnt werden, dass die Quells 93 fähig ist, eine gewisse Menge von elektrischer Energie zu speichern und diese letztere unter einer Gleichspannung wiederzugeben, die merklich gleich der durch den Umrichter 57 erzeugten Gleichspannung ist. Ferner sind die beiden Anschlussklemmen der Quelle 93, zwischen denen diese Gleichspannung auftritt und die nicht getrennt dargestellt worden sind, jeweils mit den entsprechenden Anschlussklemmen des Umrichters 57 bzw. der Steuerschaltung 54 verbunden. Es soll noch erwähnt werden, dass die Quelle 93 nicht getrennt dargestellte Mittel umfasst, die an einem Ausgang 93b ein Erfassungssignal SB erzeugen, das für die in dieser Quelle 93 enthaltene Menge von elektrischer Energie Q repräsentativ ist. Diese Mittel sind derart angeordnet, dass, wenn diese Menge von elektrischer Energie Q abnimmt und gleich oder kleiner als eine erste vorbestimmte Menge Q1 wird, dieses Signal SB aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand übergeht, und dass, wenn diese Menge von elektrischer Energie Q zunimmt und gleich oder grösser als eine zweite vorbestimmte Menge Q2 wird, die grösser als die Menge Q1 ist, dieses Signals SB aus seinem zweiten Zustand in seinen ersten Zustand übergeht.
Dieses Signal SB wird an einen Steuereingang 92c des Addierers 92 abgegeben, und dieser letztere ist derart angeordnet, dass das weiter oben erwähnte Signal SC' gleich dem Signal SC ist, wenn dieses Signal SB in seinem ersten Zustand ist, und grösser um eine vorbestimmte Menge als dieses Signal SC ist, wenn das Signal SB in seinem zweiten Zustand ist.
Der Addierer 92 wird nicht im Detail beschrieben, denn seine Ausführung stellt dem Fachmann kein besonderes Problem.
Solange die in der Quelle 93 enthaltene Energiemenge Q grösser als die obenerwähnte vorbestimmte Menge Q1 ist, ist die Funktionsart des Fahrzeugs 91 identisch mit derjenigen des weiter oben beschriebenen Fahrzeugs 51, da das Signal SB dann in seinem ersten Zustand ist und das Signal SC' also gleich dem Signal SC ist. Diese Funktionsart wird also nicht erneut im Detail beschrieben.
Es soll einfach in Erinnerung gerufen werden, dass, wenn der Wert des Signals SC im Fall des Fahrzeugs 51 oder des Signals SC' im Fall des Fahrzeugs 91 grösser als der Wert des Signals SR ist, der Vergleicher 63 insbesondere das Signal SD in seinen zweiten Zustand bringt, was bewirkt, dass der Umrichter 57 der Steuerschaltung 54 nur noch einen Teil der elektrischen Leistung Pe überträgt, die er vom Generator 56 empfängt. Der Wert dieses Teils wird in der Folge dieser Beschreibung Pe' genannt.
Im Fall des Fahrzeugs 51, wenn das Signal SC wie im weiter oben beschriebenen Beispiel von einem Wert SC2 auf einen höheren Wert SC3 übergeht und solange das Signal SD in seinem zweiten Zustand ist, hat also die durch den Motor 3 an das Rad 2 gelieferte mechanische Leistung Pn, die gleich der durch die Steuerschaltung 54 empfangenen elektrischen Leistung ist, den Wert Pe', der natürlich kleiner als der Wert Pc3 der dem neuen Wert SC3 des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc ist.
Hingegen im Fall des Fahrzeugs 91 und unter den gleichen Bedingungen wie weiter oben liefert die Quelle 93 für elektrische Energie an die Steuerschaltung 54 eine elektrische Leistung, deren Wert, der Pe" genannt wird, gleich der Differenz zwischen dem Wert Pc3 der Einstelleistung Pc und dem Wert Pe' der elektrischen Leistung ist, die der Umrichter 57 noch dieser Steuerschaltung 54 überträgt. Der Wert der durch den Motor 3 an das Rad 2 gelieferten mechanischen Leistung Pn wird also sofort gleich dem neuen Wert Pc3 der Einstelleistung Pc, sobald der Wert des Einstellsignals SC von SC2 auf SC3 übergeht.
Nach diesem Liefern der elektrischen Leistung Pe" an die Steuerschaltung 54 nimmt die Menge von elektrischer Energie Q, die in der Quelle 93 enthalten ist, ab.
Wenn im Augenblick, in dem der Wert des Signals SC von SC2 auf SC3 übergeht, diese Menge von elektrischer Energie Q grösser als die obenerwähnte vorbestimmte Menge Q1 ist, hat das Signal SB seinen ersten Wert, und das Signal SC', das gleich dem Signal SC ist, hat also den gleichen Wert SC3 wie dieses letztere.
Wenn ferner diese Menge von elektrischer Energie Q nicht gleich oder kleiner als diese vorbestimmte Menge Q1 wird, bevor die Drehzahl R des Motors 55 den Wert R3 erreicht, behält das Signal SC' diesen Wert SC3, und ein Vorgang, der identisch mit demjenigen ist, der im Fall des Fahrzeugs 51 beschrieben worden ist, läuft ab, wenn diese Drehzahl R diesen Wert R3 erreicht. Dieser Vorgang wird nicht erneut beschrieben.
Wenn hingegen diese Menge von elektrischer Energie Q gleich oder kleiner als die vorbestimmte Menge Q1 wird, bevor die Drehzahl R den Wert R3 erreicht, nimmt das Signal SB seinen zweiten Zustand an, und das Signal SC' nimmt einen neuen Wert SC4 an, der grösser als der Wert SC3 des Signals SC ist.
In einem solchen Fall ist es natürlich nur in dem Augenblick, in dem die Drehzahl R des Motors 55 einen Wert R4 erreicht, bei dem das Signal SR einen Wert SR4 hat, der gleich dem Wert SC4 des Signals SC' ist, dass die Signale SI5 und SD wieder ihren ersten Zustand annehmen und dass das Signal SI3 wieder seinen zweiten Zustand annimmt, und dies mit den gleichen Auswirkungen wie diejenigen, die weiter oben beschrieben worden sind.
Ab diesem Zeitpunkt liefert der Motor 55 eine mechanische Leistung Pm, die einen Wert Pm4 hat, der gleich den 80% der maximalen mechanischen Leistung Pm4' ist, die er bei dieser Geschwindigkeit R4 liefern kann.
Dieser Wert Pm4 der mechanischen Leistung Pm ist natürlich grösser als der Wert Pc3 der dem Wert SC3 des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc, und die Situation ist gleich für den Wert Pe4 der durch den Generator 56 gelieferten elektrischen Leistung Pe, der gleich diesem Wert Pm4 ist.
Da das Signal SD jetzt in seinem ersten Zustand ist, hat die durch den Umrichter 57 gelieferte elektrische Leistung auch einen Wert gleich Pe4. Aber der Wert der elektrischen Leistung, die die Steuerschaltung 54 absorbieren kann, ist nicht gleich dem Wert Pc3 der dem Wert SC3 des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc. Die Differenz zwischen der durch den Umrichter 57 gelieferten elektrischen Leistung und derjenigen, die durch die Steuerschaltung 54 absorbiert wird, wird dann durch die Quelle 93 absorbiert, und die Menge von elektrischer Energie Q, die in dieser letzteren enthalten ist, nimmt zu.
Wenn diese Menge von elektrischer Energie Q die vorbestimmte Menge Q2 erreicht, nimmt das Signal SB wieder seinen ersten Zustand an, und der Wert des Signals SC' wird wieder gleich demjenigen des Signals SC, d. h. gleich SC3.
Da dieser Wert SC3 des Signals SC' kleiner als der Wert SR4 des Signals SR ist, bringt der Vergleicher 61 das Signal SI3 wieder in seinen ersten Zustand, und der Vergleicher 62 bringt das Signal SI4 in seinen zweiten Zustand, was zur Folge hat, dass die Drehzahl R des Motors 55 schnell abnimmt, wie dies weiter oben beschrieben worden ist.
Wenn diese Drehzahl R den Wert R3 erreicht und der Wert des Signals SR also gleich dem Wert SC3 des Signals SC' wird, bringt der Vergleicher 62 das Signal SI4 wieder in seinen ersten Zustand, und der Vergleicher 61 bringt das Signal SI3 wieder in seinen zweiten Zustand.
Ab diesem Zeitpunkt liefert der Motor 55 wieder eine mechanische Leistung Pm, die einen Wert Pm3 hat, der einerseits gleich dem Wert Pc3 der dem Wert SC3 des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc ist und der andererseits gleich den 80% der maximalen Leistung Pm3' ist, die der Motor 55 bei dieser Drehzahl R3 liefern kann, und diese Situation bleibt unverändert, solange der Fahrer des Fahrzeugs 91 nicht die Position des Gaspedals 17 verändert.
Fig. 10 illustriert schematisch den Ablauf des Vorgangs, der soeben beschrieben worden ist, als Funktion der Zeit t.
Auf dieser Fig. 10 stellt das Diagramm a) durch eine Vollinie das Signal SC' und durch eine gestrichelte Linie das Signal SR dar, und die Diagramme b) bis f) stellen die gleichen Signale oder die gleichen Grössen wie die Diagramme dar, die mit den gleichen Bezugszeichen auf Fig. 8 bezeichnet sind. Auf dieser Fig. 10 stellen ferner die Diagramme g) und h) jeweils die Menge von elektrischer Energie Q, die in der Quelle 93 enthalten ist, bzw. das Signal SB dar, wobei der erste und der zweite Zustand dieses letzteren jeweils mit den Bezugszeichen 1 bzw. 2 bezeichnet sind.
Die obenerwähnten Werte R4, Pm4 und Pm4' sind ebenfalls auf Fig. 6 angezeigt worden.
Aus der Beschreibung der Funktionsart des Fahrzeugs 91, die weiter oben gemacht worden ist, geht hervor, dass die Quelle 93 nur dann elektrische Energie an die Steuerschaltung 54 liefert, wenn das Signal SD in seinem zweiten Zustand ist, d. h. während der Zeit, während der die Drehzahl des Motors 55 infolge einer Zunahme des Werts des Signals SC zunimmt.
Aber diese Zunahme dieser Drehzahl R ist sehr schnell und dauert höchstens einige Sekunden. Während dieser Zunahme dieser Drehzahl R muss ferner die Quelle 93 nur einen Teil der durch die Steuerschaltung 54 absorbierten elektrischen Leistung liefern. Die Menge von elektrischer Energie, die die Quelle 93 enthalten können muss, kann also erheblich geringer sein als diejenige, die die Batterie enthalten muss, welche die weiter oben beschriebenen bekannten Fahrzeuge ausrüstet.
Die wiederaufladbare Quelle 93 für elektrische Energie kann also aus einem einfachen Kondensator, z. Bsp. aus einem Elektrolytkondensator, oder wenn nötig aus einer Einheit bestehen, die von mehreren Kondensatoren gebildet wird.
Diese Quelle 93 kann auch von einer einfachen herkömmlichen Akkumulatorenbatterie, beispielsweise von einer Blei- oder Kadmium-Nickel- Akkumulatorenbatterie, gebildet sein.
In gewissen Fällen ist jedoch die für den Betrieb der Steuerschaltung 54 nötige Gleichspannung relativ hoch, und zwar in der Grössenordnung von einigen Hundert Volt. Eine eine solche Spannung liefernde herkömmliche Akkumulatorenbatterie ist sperrig und teuer. In solchen Fällen wird die Quelle 93 demnach vorzugsweise von einer Kombination aus einer herkömmlichen Akkumulatorenbatterie, die eine relativ niedrige Spannung liefert, zum Beispiel 12 Volt, aus einem Spannungserhöher, der ausgehend von dieser Niederspannung die nötige Hochspannung liefert, und aus einem Schaltkreis, der, wenn dies nötig ist, ausgehend von der durch den Umrichter 57 erzeugten Hochspannung diese Batterie wiederaufladen kann, gebildet. Eine solche Energiequelle ist nicht dargestellt worden und wird nicht näher im Detail beschrieben, denn ihre Ausführung stellt dem Fachmann kein besonderes Problem.
Da die Akkumulatorenbatterie, welche die Quelle 93 in den soeben beschriebenen Beispielen umfasst, eine Kapazität hat, die beträchtlich geringer als diejenige der Batterie ist, die die bekannten Fahrzeuge ausrüstet, werden also auch alle obenerwähnten Nachteile, die aus dem Vorhandensein einer Akkumulatorenbatterie in einem Fahrzeug resultieren, beträchtlich reduziert.
Fig. 11 stellt schematisch und teilweise eine weitere Ausführungsform des Fahrzeugs gemäss der Erfindung dar, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 111 bezeichnet ist.
Die Elemente 2, 3, 5, 6, 14 bis 18 und 31 bis 33 des Fahrzeugs 111 sind identisch mit den Elementen, die mit den gleichen Bezugszeichen auf Fig. 1 bezeichnet sind, und werden demnach nicht erneut beschrieben.
Es soll einfach in Erinnerung gerufen werden, dass die Vorrichtung, die den Motor 5 mit Kraftstoff versorgt, derart angeordnet ist, dass dieser letztere immer die maximale mechanische Leistung liefert, die er bei der Geschwindigkeit, mit der er läuft, liefern kann, welches auch immer diese letztere ist.
Das Fahrzeug 111 umfasst ferner eine Schaltung zur Steuerung des Elektromotors 3, die mit dem Bezugszeichen 54 bezeichnet ist, denn sie ist identisch mit der mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichneten Steuerschaltung im Schema der Fig. 5. Diese Steuerschaltung 54 wird hier nicht erneut beschrieben, ausser dass erwähnt werden soll, dass ihr Steuersignal, dessen Wert die elektrische Leistung bestimmt, die sie dem Motor 3 liefert, in diesem Beispiel mit dem Bezugszeichen SE bezeichnet wird.
Die für den Betrieb der Steuerschaltung 54 nötige Gleichspannung wird ihr durch einen Umrichter 112 geliefert, dessen Eingänge mit dem Generator 6 verbunden sind.
Dieser Umrichter 112 wird nicht im Detail beschrieben, denn er kann auf verschiedene, gut bekannte Arten ausgeführt sein. Es soll einfach erwähnt werden, dass er derart angeordnet ist, dass er im Gegensatz zum Umrichter 57 des auf der Fig. 5 dargestellten Fahrzeugs 51 der Steuerschaltung 54 permanent die ganze durch diesen letzteren absorbierte elektrische Leistung überträgt, und demnach keinen Eingang umfasst, der dazu bestimmt ist, ein Signal, wie das Signal SD zur Steuerung dieses Umrichters 57, zu empfangen.
Das Fahrzeug 111 umfasst noch eine Berechnungsschaltung 113, deren Eingänge jeweils das Signal SR, das für die Drehzahl R des Motors 5 repräsentativ ist, bzw. das Signal SC umfassen, das für die Position des Gaspedals 17 und somit für die Einstelleistung Pc repräsentativ ist.
Diese Berechnungsschaltung 113 ist derart angeordnet, dass das Signal SF, das sie liefert, gleich dem Produkt aus der Differenz zwischen den Signalen SR und SC und einem Faktor, grösser als eins, ist. Somit ist das Signal SF jeweils gleich Null, positiv oder negativ, je nachdem ob das Signal SR gleich, grösser oder kleiner als das Signal SC ist, und der Absolutwert dieses Signals SF ist immer grösser als derjenige der Differenz zwischen den Signalen SR und SC, wenn diese letzteren nicht gleich sind.
Das Signal SR wird an den ersten Eingang einer Addierschaltung 114 abgegeben, deren zweiter Eingang das Signal SC empfängt und deren Ausgang das obenerwähnte Signal SE liefert. Dieses Signal SE ist also gleich, grösser oder kleiner als das Signal SC, je nachdem ob das Signal SF gleich Null, positiv oder negativ ist. Wenn die Signale SR und SC nicht gleich sind, ist ferner der Absolutwert der Differenz zwischen den Signalen SE und SC grösser als derjenige der Differenz zwischen den Signalen SR und SC.
Die Funktionsart des Fahrzeugs 11 wird nicht in allen Details beschrieben, denn sie ergibt sich leicht aus den weiter oben gegebenen Erklärungen.
Man erkennt nämlich, dass, wenn das Signal SR gleich dem Signal SC ist, das Signal SF gleich Null ist und das Signal SE gleich dem Signal SC ist. Das Fahrzeug 111 befindet sich also in einer stabilen Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn bis auf die Verluste einander gleich sind und in der sie gleich der Einstelleistung Pc sind, die dem Wert des Signals SC entspricht, welcher durch die Position des Gaspedals 17 bestimmt wird.
Wenn dann der Fahrer dieses Fahrzeugs 111 den Druck, den er auf das Pedal 17 ausübt, vermindert, nimmt das Signal SC einen neuen Wert an, der kleiner als der vorhergehende und somit als derjenige des Signals SR ist.
Das durch die Berechnungsschaltung 113 erzeugte Signal SF wird also positiv, und das Signal SE nimmt trotz der Abnahme des Signals SC zu. Die durch die Steuerschaltung 54 des Motors 3 absorbierte elektrische Leistung Pf nimmt also zu, natürlich ebenso wie die durch den Generator 6 gelieferte elektrische Leistung Pe.
Daraus resultiert, dass das durch den Generator 6 auf den Motor 5 ausgeübte Bremsmoment zunimmt, so dass die Drehzahl R dieses letzteren abnimmt.
Wenn diese Drehzahl R den Wert erreicht, bei dem das Signal SR wieder gleich dem Signal SC ist, wird das Signal SF wieder gleich Null, und das Signal SE wird wieder gleich dem Signal SC. Das Fahrzeug 111 ist also erneut in einer stabilen Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn gleich der dem neuen Wert des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc sind.
Wenn jetzt der Fahrer des Fahrzeugs 111 den Druck, den er auf das Pedal 17 ausübt, vergrössert, nimmt das Signal SC einen neuen Wert an, der grösser als der vorhergehende Wert und also als derjenige des Signals SR ist.
Das Signal SF wird also negativ, und das Signal SE nimmt trotz der Zunahme des Signals SC ab. Die durch die Steuerschaltung 54 absorbierte elektrische Leistung Pf nimmt also ab, sowie die durch den Generator 6 gelieferte elektrische Leistung Pe.
Daraus resultiert, dass das durch den Generator 6 auf den Motor 5 ausgeübte Bremsmoment abnimmt, so dass die Drehzahl R dieses letzteren zunimmt.
Wenn diese Drehzahl R den Wert erreicht, bei dem das Signal SR wieder gleich dem Signal SC ist, wird das Signal SF wieder gleich Null, und das Signal SE wird wieder gleich dem Signal SC. Das Fahrzeug 111 ist also erneut in einer stabilen Situation, in der die Leistungen Pm, Pe, Pf und Pn wieder gleich der dem neuen Wert des Signals SC entsprechenden Einstelleistung Pc sind.
Man erkennt, dass im Fahrzeug 111, wie im weiter oben beschriebenen Fahrzeug der Fig. 1, die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 5 einzig geregelt wird, indem man vorübergehend dis elektrische Leistung, die der Generator 6 liefern muss, verändert, wobei diese Leistung jeweils vermindert oder vergrössert wird, je nachdem ob diese Drehzahl zunehmen oder abnehmen muss. Ferner liefert der Motor 5 permanent die maximale mechanische Leistung, die er bei der Geschwindigkeit liefern kann, mit der er läuft, und er funktioniert also permanent unter Bedingungen, unter welchen sein Wirkungsgrad maximal ist.
In den weiter oben beschriebenen Fahrzeugen 51 und 91 der Fig. 5 und 9 wird die Drehzahl R des Kraftstoffmotors 5 nicht nur geregelt, indem vorübergehend die elektrische Leistung Pe, die der Generator 6 liefern muss, verändert wird, sondern auch indem die Menge von Kraftstoff und/oder von einem die Verbrennung bewirkenden Stoff, welcher dem Motor 5 durch seine Versorgungsvorrichtung geliefert wird, verändert wird. Dennoch funktioniert dieser Motor 5 meistens unter Bedingungen, unter welchen er eine mechanische Leistung liefert, die relativ nahe bei seiner maximalen Leistung liegt und die ein fester und bestimmter Bruchteil dieser letzteren ist. Diese Merkmale dieses Motors 5 können also derart gewählt werden, dass sein Wirkungsgrad maximal ist, wenn er unter diesen Bedingungen läuft.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass man erkennen kann, dass im Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung, wovon gewisse Ausführungsformen soeben beschrieben worden sind, der Kraftstoffmotor permanent läuft und dass seine Drehzahl auf den Wert geregelt ist, bei dem die mechanische Leistung Pm, die er liefert, einerseits gleich der durch die Position des Gaspedals 17 des Fahrzeugs bestimmten Einstelleistung und andererseits gleich einem vorbestimmten Bruchteil der maximalen mechanischen Leistung ist, die er bei dieser Geschwindigkeit liefern kann, wobei dieser vorbestimmte Bruchteil in gewissen Ausführungsformen gleich 100% sein kann.
Es sind diese Merkmale, die dem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung die obenerwähnten Vorteile verleihen, d. h. dank welcher vermieden werden kann, dass es mit einer Akkumulatorenbatterie ausgerüstet werden muss, die fähig ist, die gesamte elektrische Energie zu liefern, die für seinen Betrieb nötig ist.
Man hat festgestellt, dass ein Fahrer in der Praxis sehr oft die Position des Gaspedals seines Fahrzeugs verändert, auch wenn er die Geschwindigkeit dieses letzteren nicht ändern will. Diese Veränderungen, die in den meisten Fällen unbewusst sind und eine geringe Amplitude aufweisen, bewirken in einem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung, dass sich der Wert des Signals SC, welches durch den Positionssensor 18 für die Position des Gaspedals 17 erzeugt wird, ebenso sehr oft verändert und selten während einer merklichen Zeit konstant bleibt, ausser natürlich, wenn dieses Pedals 17 völlig freigegeben oder völlig eingedrückt ist.
Nun konnte man weiter oben erkennen, dass in einem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung, wie in diejenigen, die durch die Fig. 1, 5 und 11 dargestellt sind, die an die Steuerschaltung 4 oder 54 des Triebmotors 3 gelieferte elektrische Leistung Pf in Antwort auf jede Zunahme, wenn auch gering, des Signals SC vorübergehend abnimmt. Man konnte ebenfalls erkennen, dass in einem Fahrzeug gemäss der vorliegenden Erfindung, wie in denjenigen, die durch die Fig. 1 und 11 dargestellt sind, diese elektrische Leistung Pf in Antwort auf jede Abnahme, wenn auch gering, des Signals SC ferner vorübergehend zunimmt.
Es ergibt sich aus dem vorangegangenen, dass, auch wenn der Fahrer eines Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung die Geschwindigkeit dieses letzteren nicht verändern will, sich die an die Steuerschaltung 4 oder 54 des Triebmotors 3 gelieferte elektrische Leistung Pf ziemlich oft verändern kann. Es verhält sich natürlich ebenso mit der durch diese Steuerschaltung 4 oder 54 an den Triebmotor 3 gelieferten elektrischen Leistung und demnach mit der durch diesen Motor 3 an das Rad 2 gelieferten mechanischen Leistung Pn.
Diese Variationen dieser mechanischen Leistung Pn haben eine Auswirkung, die ähnlich wie diejenige ist, die in einem mit einem Automatikgetriebe ausgerüsteten Fahrzeug durch die Veränderung des Übertragungsverhältnisses dieser letzteren erzeugt wird, und sie werden also durch den Fahrer eines Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung und/oder durch seine Insassen im allgemeinen nicht als besonders störend empfunden.
Es wäre natürlich möglich, diese Variationen der auf die obenerwähnten kleinen Verlagerungen des Gaspedals 17 zurückzuführenden mechanischen Leistung Pn auszuschalten, indem zwischen den Sensor 18 und die verschiedenen Schaltkreise, die das Signal SC empfangen, ein Tiefpassfilter eingeschaltet würde.
Es ist jedoch gut bekannt, dass sich das Ausgangssignal eines Tiefpassfilters nur mit einer gewissen Verzögerung in Antwort auf die Variationen des Eingangssignals dieses Filters verändert, und dass diese Verzögerung umso grösser ist, als die Grenzfrequenz dieses Filters niedrig ist.
Nun sollte ein Tiefpassfilter, der zwischen den Sensor 18 und die das Signal SC empfangenden Schaltkreise eingeschaltet ist, eine sehr niedrige Grenzfrequenz, die in der Grössenordnung von einem Herz oder sogar kleiner als ein Herz ist, haben, um wirksam zu sein. Die Verzögerung des Signals SC in Bezug auf das durch den Sensor 18 erzeugte Signal wäre also ziemlich gross und würde sich in allen Fällen, wo der Fahrer des Fahrzeugs absichtlich und schnell das Gaspedal 17 verlagert, störend auswirken.
Es ist jedoch möglich, wenn man dies wünscht, die auf die obenerwähnten kleinen Verlagerungen des Gaspedals 17 zurückzuführenden Variationen der mechanischen Leistung Pn auszuschalten, ohne deswegen eine inakzeptable Verzögerung im Fall einer schnellen Verlagerung dieses Pedals 17 einzuführen.
Dafür kann man beispielsweise die Steuermittel, die in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen einfach aus dem Gaspedal 17 und dem Sensor 18 bestehen, durch Steuermittel, wie diejenigen, die auf Fig. 12 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 121 dargestellt sind, ersetzen.
Wie diejenigen, die weiter oben beschrieben worden sind, umfassen die Steuermittel 121 ein Gaspedal und einen Sensor, der ein für die Position dieses Pedals repräsentatives Signal liefert, welche ebenfalls mit den Bezugszeichen 17 bzw. 18 bezeichnet sind.
Im vorliegenden Beispiel wird das durch den Sensor 18 gelieferte Signal mit dem Bezugszeichen SC" bezeichnet.
Zusätzlich zu diesem Pedal 17 und zu diesem Sensor 18 umfassen die Steuermittel 121 einen Kommutationsfilterkreis 122, dessen Aufgabe und Wirkungsweise durch die nachfolgende Beschreibung klargemacht werden.
Der Eingang E des Kommutationsfilterkreises 122 ist einerseits mit dem Sensor 18 und andererseits mit den Eingängen eines Tiefpassfilters 123 und eines Differentiators 124, sowie mit einer ersten Anschlussklemme eines Schalters 125 verbunden.
Der Ausgang des Filters 123 und die zweite Anschlussklemme des Schalters 125 sind miteinander sowie mit dem Ausgang S des Schaltkreises 122, der das Signal SC abgibt, verbunden.
Der Filter 123, der Differentiator 124 und der Schalter 125 werden nicht im Detail beschrieben, denn sie können auf verschiedene, gut bekannte Arten ausgeführt werden.
Es soll einfach erwähnt werden, dass der Schalter 125 vorzugsweise von einem elektronischen Element, wie einem Transistor oder Thyristor, gebildet wird, und dass er derart angeordnet ist, dass er offen oder geschlossen ist, je nachdem, ob ein Steuersignal SI6, dessen Erzeugung weiter unten beschrieben wird, in einem ersten oder in einem zweiten Zustand ist.
Es soll ebenfalls erwähnt werden, dass der Tiefpassfilter 123 derart angeordnet ist, dass seine Grenzfrequenz in der Grössenordnung von einem Herz, und sogar vorzugsweise kleiner als ein Herz, ist. Ferner ist der Filter 123 derart angeordnet, dass der Wert des Signals SC wenigstens merklich gleich dem mittleren Wert des Signals SC" ist, wenn der Schalter 125 offen ist.
Es soll noch erwähnt werden, dass der Wert des Signals SG, das durch den Differentiator 124 geliefert wird, auf herkömmliche Weise immer proportional zur Flankensteilheit des Signals SC" ist. Mit anderen Worten ist dieses Signal SG positiv oder negativ, je nachdem, ob das Signal SC" zunimmt oder abnimmt, d. h. je nachdem, ob das Pedal 17 in Richtung seinem Endanschlag oder in Richtung seiner Ruheposition verlagert wird, und der Absolutwert dieses Signals SG ist proportional zu der Verlagerungsgeschwindigkeit dieses Pedals 17.
Das Signal SG wird an den direkten, mit dem Zeichen + bezeichneten Eingang eines ersten Vergleichers 126, sowie an den mit dem Zeichen - bezeichneten Inverseingang eines zweiten Vergleichers 127 abgegeben. Der Inverseingang - des Vergleichers 126 empfängt eine positive Referenzspannung Vr+, und der direkte Eingang + des Vergleichers 127 empfängt eine negative Referenzspannung Vr-, deren Absolutwert gleich dem Wert der Spannung Vr+ ist.
Die beiden Referenzspannungen Vr+ und Vr- werden durch eine Quelle geliefert, die nicht dargestellt worden ist und die derart angeordnet ist, dass der Wert der Spannung Vr+ gleich demjenigen ist, den das Signals SG hat, wenn das Pedal 17 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Richtung seiner Endstellung verlagert wird, und dass der Wert der Spannung Vr- gleich demjenigen ist, den das Signal SG hat, wenn dieses Pedal 17 mit der gleichen bestimmten Geschwindigkeit in Richtung seiner Ruheposition verlagert wird.
Beispielshalber kann diese bestimmte Geschwindigkeit gleich der mittleren Geschwindigkeit des Pedals 17 sein, wenn es in 0,5 Sekunden von einer seiner äussersten Positionen in die andere verlagert wird.
Die Vergleicher 126 und 127 werden auch nicht im Detail beschrieben, denn sie können auch auf verschiedene, gut bekannte Weisen ausgeführt sein. Es soll einfach erwähnt werden, dass sie derart angeordnet sind, dass ihr Ausgang eine Spannung, die merklich gleich Null ist, oder eine positive Spannung aufweist, je nachdem, ob ihr direkter Eingang + negativ oder positiv in Bezug auf ihren Inverseingang - ist. In Übereinstimmung mit einer weitgehend anerkannten Vereinbarung kann gesagt werden, dass der Ausgang des Vergleichers 126 oder 127 im logischen Zustand "0" oder im logischen Zustand "1" ist, je nachdem, ob er eine Spannung, die merklich gleich Null ist, oder eine positive Spannung aufweist.
Die Ausgänge der Vergleicher 126 und 127 sind jeweils mit einem Eingang eines ODER-Tors 128 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Schaltung 129 zur Steuerung des Schalters 125 verbunden ist, die derart angeordnet ist, dass das Signal SI6 seinen ersten oder seinen zweiten Zustand hat, d. h. dass der Schalter 125 offen oder geschlossen ist, je nachdem, ob sein Eingang im logischen Zustand "0" oder im logischen Zustand "1" ist.
Die Wirkungsweise der Steuermittel 121 wird nicht im Detail beschrieben, denn sie ergibt sich leicht aus den weiter oben gegebenen Erklärungen.
Man erkennt nämlich leicht, dass, solange der Fahrer eines mit dieser Steuerschaltung 121 ausgerüsteten Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung nicht absichtlich die Position des Pedals 17 verändert, das Signal SG gleich Null ist und die Ausgänge der Vergleicher 126 und 127 beide im logischen Zustand "0" sind, sowie der Ausgang des ODER-Tors 128.
Das Signal SI6 ist also in seinem ersten Zustand, und der Schalter 125 ist offen.
Das Signal SC ist also praktisch identisch mit dem Signal SC", aber es weist nicht die kleinen Variationen dieses letzteren auf, die auf die unbewussten kleinen Verlagerungen des Pedals 17 zurückzuführen sind, und die durch den Filter 123 beseitigt werden. Diese kleinen Verlagerungen des Pedals 17 rufen also keine Variation der durch den Triebmotor 3 an das Rad 2 gelieferten mechanischen Leistung Pn mehr hervor.
Die Situation ist gleich, wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Pedal 17 mit einer Geschwindigkeit verlagert, die kleiner als die obenerwähnte bestimmte Geschwindigkeit ist. Je nach Richtung dieser Verlagerung wird das Signal SG positiv oder negativ, aber es liegt jedoch weiterhin zwischen den beiden Referenzspannungen Vr+ und Vr-. Die Ausgänge der Vergleicher 126 und 127 bleiben also im logischen Zustand "0" und der Schalter 125 bleibt offen. Das Signal SC verändert sich also wie das Signal SC", ohne die kleinen Variationen aufzuweisen, die dieses letztere aufweisen kann.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Pedal 17 mit einer Geschwindigkeit verlagert, die grösser als die obenerwähnte bestimmte Geschwindigkeit ist, wird hingegen das Signal SG je nach der Verlagerungsrichtung dieses Pedals 17 entweder positiver als die Spannung Vr+ oder negativer als die Spannung Vr-. Der Ausgang eines der Vergleicher 126 und 127 geht dann in den logischen Zustand "1" über, so dass das Signal SI6 seinen zweiten Zustand annimmt und der Schalter 125 zugeht, wobei er somit den Filter 123 kurzschliesst. Das Signal SC ist dann identisch mit dem Signal SC" und verändert sich sofort wie dieses letztere.
Man erkennt, dass die Steuermittel 121 tatsächlich ermöglichen, die Variationen der durch den Motor 3 an das Rad 2 gelieferten mechanischen Leistung Pn, die auf die unbewussten kleinen Verlagerungen des Pedals 17 zurückzuführen sind, zu beseitigen, ohne jedoch eine Verzögerung einzuführen, die im Fall einer schnellen Verlagerung dieses Pedals 17 inakzeptabel ist.
Die weiter oben mit Hilfe der Fig. 1, 5, 9 und 11 beschriebenen Fahrzeuge 1, 51, 91 und 111 umfassen nur ein einziges Antriebsrad, das von einem einzigen Elektromotor angetrieben wird. Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls bei den Fahrzeugen Anwendung findet, die mehrere Antriebsräder umfassen, welche gemeinsam durch einen einzigen Motor oder gruppenweise oder einzeln durch mehrere Motoren angetrieben werden.
Ebenso kann das Gaspedal 17 dieser Fahrzeuge 1, 51, 91 und 111 natürlich durch jede andere Vorrichtung ersetzt werden, die durch den Fahrer dieser Fahrzeuge betätigbar ist, wie zum Beispiel durch einen Hebel.
Zahlreiche weitere Veränderungen können an den weiter oben beschriebenen Fahrzeugen angebracht werden, ohne jedoch über den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie durch die Ansprüche definiert, hinauszugehen.
Somit kann zum Beispiel die Regelung der Drehzahl des Kraftstoffmotors eines Fahrzeugs gemäss der vorliegenden Erfindung durch Mittel sichergestellt werden, die verschieden von denjenigen sind, die beschrieben worden sind, insbesondere mit Hilfe eines Computers, der derart programmiert ist, dass er die für diese Regelung nötigen verschiedenen Signale in Abhängigkeit von den obenerwähnten Signalen SC und SR liefert.
Ebenso kann der Generator 6 im Fahrzeug 1 der Fig. 1 durch einen Generator ersetzt werden, der eine mehrphasige Wechselspannung, beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung, erzeugt, wobei die Regelungsschaltung 7 und die Steuerschaltung 4 natürlich entsprechend angepasst sind. Insbesondere diese Regelungsschaltung 7 umfasst in einem solchen Fall mehrere erste Regelungselemente 10, die jeweils zwischen zwei der Anschlussklemmen des Generators 6 geschaltet sind, und mehrere zweite Regelungselemente 13, die jeweils zwischen eine der Anschlussklemmen des Generators 6 und eine der Anschlussklemmen der Steuerschaltung 4 geschaltet sind, wobei die Steuerung dieser Regelungselemente 10 und 13 identisch mit derjenigen der Elemente 10 und 13 der Fig. 1 ist.

Claims

1. Kraftfahrzeug, mit:

- einem Kaftstoffmotor (5; 55) zum Erzeugen einer ersten mechanischen Leistung (Pm);

- einem Generator (6; 56) zum Umsetzen der ersten mechanischen Leistung (Pm) in eine erste elektrische Leistung (Pe);

- Steuermitteln (17, 18), die durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigbar sind, um ein Einstellsignal (SC) zu erzeugen, das für eine Einstelleistung (Pc) repräsentativ ist;

- einem Antriebsrad (2); und

- Motormitteln (3, 4; 3, 54), um anhand einer zweiten elektrischen Leistung (Pf) an das Antriebsrad (2) eine zweite mechanische Leistung (Pn) zu liefern, wobei die Motormittel (3, 4; 3, 54) einen Elektromotor (3), der mechanisch mit dem Antriebsrad (2) gekoppelt ist, und eine Steuerschaltung (4; 54) für den Elektromotor (3) umfassen, die auf das Einstellsignal (SC) antwortet, um den Wert der zweiten mechanischen Leistung (Pn) auf den Wert der Einstelleistung (Pc) zu regeln;

dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug außerdem Regelungsmittel (7, 14 bis 16, 19, 20; 14 bis 16, 57 bis 63) umfaßt, die auf das Einstellsignal (SC) antworten, um die Drehzahl (R) des Kaftstoffmotors (5; 55) auf den Wert zu regeln, bei dem die erste mechanische Leistung (Pm) wenigstens einerseits merklich gleich der Einstelleistung (Pc) und andererseits merklich gleich einem bestimmten Bruchteil der maximalen mechanischen Leistung des Kaftstoffmotors (5; 55) bei dem Drehzahlwert ist, wobei die Regelungsmittel (7, 14 bis 16, 19, 20; 14 bis 16, 57 bis 63) Übertragungsmittel (7; 57) umfassen, die mit dem Generator (6; 56) und mit den Motormitteln (3, 4; 3, 54) elektrisch gekoppelt sind, um die zweite elektrische Leistung (Pf) anhand der ersten elektrischen Leistung (Pe) zu erzeugen, und daß das Bremsmoment, das vom Generator (6; 56) auf den Kaftstoffmotor (5; 55) ausgeübt wird, erniedrigt wird, wenn eine Erhöhung der Drehzahl (R) gefordert ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsmittel (7, 14 bis 16, 19, 20) Mittel (14 bis 16) zum Erzeugen eines Meßsignals (SR), das für die Drehzahl (R) repräsentativ ist, sowie Mittel (19, 20) zum Liefern eines Vergleichssignals (SI1, SI2) zwischen dem Meßsignal (SR) und dem Einstellsignal (SC) enthalten und daß die Übertragungsmittel (7) angeordnet sind, um auf das Vergleichssignal (SI1, SI2) zu antworten, um das Bremsmoment zu verringern, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das Einstellsignal (SC) ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel (7) außerdem so angeordnet sind, daß sie auf das Vergleichssignal (SI1, SI2) antworten, um das vom Generator (6) auf den Kaftstoffmotor (5) ausgeübte Bremsmoment zu erhöhen, wenn das Meßsignal (SR) größer als das Einstellsignal (SC) ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel (7) ein erstes Regelungselement (10), das zwischen eine erste Anschlußklemme (6a) und eine zweite Anschlußklemme (6b) des Generators (6) geschaltet ist, sowie ein zweites Regelungselement (13), das zwischen die erste Anschlußklemme (6a) des Generators (6) und eine Anschlußklemme (4a) der Steuerschaltung (4) geschaltet ist, umfassen, wobei das erste Regelungselement (10) einen ersten Widerstand (8) und einen mit dem ersten Widerstand (8) in Serie geschalteten ersten Schalter (9) umfaßt und auf das Vergleichssignal (SI1, SI2) antwortet, um den ersten Widerstand (8) zwischen den Anschlussklemmen (6a, 6b) des Generators (6) anzuschliessen, wenn das Meßsignal (SR) größer als das Einstellsignal ist, und um den ersten Widerstand (8) von den Anschlussklemmen (6a, 6b) des Generators (6) zu trennen, wenn das Meßsignal (SR) kleiner oder gleich dem Einstellsignal (SC) ist, und wobei das zweite Regelungselement (13) einen zweiten Widerstand (11) und einen zweiten zum zweiten Widerstand (11) parallelgeschalteten Schalter (12) umfaßt und auf das Vergleichssignal (SI1, SI2) antwortet, um den zweiten Widerstand (11) zwischen die erste Anschlußklemme (6a) des Generators (6) und die Anschlußklemme (4a) der Steuerschaltung (4) in Serie zu schalten, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das Einstellsignal (SC) ist, und um die erste Anschlußklemme (6a) des Generators (6) direkt mit der Anschlußklemme (4a) der Steuerschaltung (4) zu verbinden, wenn das Meßsignal (SR) größer oder gleich dem Einstellsignal (SC) ist.

5. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsmittel (14 bis 16, 57 bis 63) Mittel (14 bis 16) zum Erzeugen eines Meßsignals, das für die Drehzahl (R) repräsentativ ist, sowie Mittel (61 bis 63) zum Liefern eines Vergleichssignals (SI3 bis SI5, SD) zwischen dem Meßsignal (SR) und dem Einstellsignal (SC) umfassen, daß das Fahrzeug außerdem eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für den Kaftstoffmotor (55) enthält, die auf das Vergleichssignal (SI3 bis SI5, SD) antwortet, um die erste mechanische Leistung (Pm) auf einen Wert zu regeln, der größer als derjenige des bestimmten Bruchteils der maximalen mechanischen Leistung ist, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das Einstellsignal (SC) ist, auf den bestimmten Bruchteil der maximalen mechanischen Leistung zu regeln, wenn das Meßsignal (SR) gleich dem Einstellsignal (SC) ist, und auf einen Wert zu regeln, der kleiner als derjenige des bestimmten Bruchteils der maximalen mechanischen Leistung ist, wenn das Meßsignal (SR) größer als das Einstellsignal ist, und daß die Übertragungsmittel (57) so angeordnet sind, daß sie auf das Vergleichssignal (SI3 bis SI5, SD) antworten, um das vom Generator (6) auf den Kaftstoffmotor (5) ausgeübte Bremsmoment zu verringern, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das Einstellsignal (SC) ist.

6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel Mittel (57) umfassen, die zwischen den Generator (56) und die Steuerschaltung (54) geschaltet sind und auf das Vergleichssigna (SI3 bis SI5, SD) antworten, um an die Steuerschaltung (54) eine elektrische Leistung zu liefern, die gleich der ersten elektrischen Leistung (Pe) ist, wenn das Meßsignal (SR) größer oder gleich dem Einstellsignal (SC) ist, und um an die Steuerschaltung (54) eine elektrische Leistung zu liefern, die kleiner als die erste elektrische Leistung (Pe) ist, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das Einstellsignal (SC) ist.

7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine wiederaufladbare Quelle (93) für elektrische Energie umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie an die Steuerschaltung (54) eine elektrische Leistung liefert, die einen Wert hat, der gleich der Differenz zwischen der Einstelleistung (Pc) und der vom Umrichter (57) gelieferten elektrischen Leistung ist.

8. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Regelungsmittel (14 bis 16, 57 bis 63) Mittel (14 bis 16) zum Erzeugen eines Meßsignals (SR), das für die Drehzahl (R) repräsentativ ist, sowie Mittel (61 bis 63) zum Liefern eines Vergleichssignals (SI3 bis SI5, SD) zwischen dem ersten Meßsignal (SR) und einem zweiten Einstellsignal (SC') umfassen;

- daß die Übertragungsmittel (57) einen Umrichter (57) umfassen, der zwischen den Generator (56) und die Steuerschaltung (54) geschaltet ist und auf das Vergleichssignal (SI3 bis SI5, SD) antwortet, um an die Steuerschaltung (54) eine elektrische Leistung zu liefern, die gleich der ersten elektrischen Leistung (Pe) ist, wenn das Meßsignal (SR) größer oder gleich dem zweiten Einstellsignal (SC') ist, und um an die Steuerschaltung (54) eine elektrische Leistung zu liefern, die kleiner als die erste elektrische Leistung (Pe) ist, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das zweite Einstellsignal (SC') ist;

- daß das Fahrzeug außerdem eine wiederaufladbare Quelle (93) für elektrische Energie, die so angeordnet ist, daß sie an die Steuerschaltung (54) eine elektrische Leistung liefert, die einen Wert hat, der gleich der Differenz zwischen der Einstelleistung (Pc) und der vom Umrichter (54) gelieferten elektrischen Leistung ist, sowie eine Kraftstoffversorgungseinrichtung für den Kaftstoffmotor (55) umfaßt, die auf das Vergleichssignal (SI3 bis SI5, SD) antwortet, um die erste mechanische Leistung (Pm) auf einen Wert zu regeln, der größer als jener des bestimmten Bruchteils der maximalen mechanischen Leistung ist, wenn das Meßsignal (SR) kleiner als das zweite Einstellsignal (SC') ist, auf den bestimmten Bruchteil der maximalen mechanischen Leistung zu regeln, wenn das Meßsignal (SR) gleich dem zweiten Einstellsignal (SC') ist, und auf einen Wert zu regeln, der kleiner als derjenige des bestimmten Bruchteils der maximalen mechanischen Leistung ist, wenn das Meßsignal (SR) größer als das zweite Einstellsignal ist, wobei die Quelle (93) Mittel zum Liefern eines Erfassungssignals (SB) enthält, das für die in der Quelle (93) enthaltene Menge (Q) elektrischer Energie repräsentativ ist;

- daß das Fahrzeug außerdem Mittel (92) umfaßt, die auf das Erfassungssignal (SB) antworten, um das zweite Einstellsignal (SC') mit einem Wert, der gleich der Summe aus dem Wert des ersten Einstellsignals (SC) und aus einem vorbestimmten Wert ist, wenn die Menge (Q) elektrischer Energie kleiner als eine erste vorbestimmte Menge (Q1) wird, bzw. mit einem Wert zu erzeugen, der gleich dem Wert des ersten Einstellsignals (SC) ist, wenn die Menge (Q) elektrischer Energie größer als eine zweite vorbestimmte Menge (Q2) wird.