DE742582C - Brennkraftelektrischer Fahrzeugantrieb - Google Patents

Brennkraftelektrischer Fahrzeugantrieb

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DE742582C
DE742582C DEL102025D DEL0102025D DE742582C DE 742582 C DE742582 C DE 742582C DE L102025 D DEL102025 D DE L102025D DE L0102025 D DEL0102025 D DE L0102025D DE 742582 C DE742582 C DE 742582C
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DE
Germany
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generator
speed
motor
drive
controller
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Expired
Application number
DEL102025D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Gruenschneder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AEG AG
Original Assignee
AEG AG
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Publication date
Application filed by AEG AG filed Critical AEG AG
Priority to DEL102025D priority Critical patent/DE742582C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE742582C publication Critical patent/DE742582C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/42Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output to obtain desired frequency without varying speed of the generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Brennkraftelektrischer Fahrzeugantrieb Die Regelung der Leistung eines durch eine V erbrennungskraftmaschine angetriebenen- Generators auf Fahrzeugen erfolgt bekanntlich so, daß die Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine im ganzen Arbeitsbereich des Generators möglichst voll 'ausgenutzt wird. Hierzu ist es erforderlich, die Spannung des Generators in Abhängigkeit von dem an die Fahrmotoren gelieferten Strom so zu regeln, daß .die Spannung, abhängig vom Strom, einen hyperbelähnlichen Verlauf zeigt. Durch den veränderlichen Wirkungsgrad des Generators wird die Spannungskennlinie von der Hyperbel abweichen, jedoch bleibt der Charakter der Übertragung bestehen. Dies gilt unter der Voraussetzung einer gleichbleibendenAntrieb;sdrehzahl. Wird die Drehzahl der Antriebsmaschine verkleinert oder vergrößert, so muß auch die Leistungsabgabe des angetriebenen Generators im Arbeitsbereich verkleinert oder vergrößert werden. Grundsätzlich arbeiten jedoch sämtliche Übertragungen so, daß die Drehzahl der antreibenden Wärmekraftmaschine auf einer bestimmten Leistungsstufe praktisch gleichgehalten wird. Dies geschieht durch einen Fliehkraftregler, der auf die Brennstoffzufuhr einwirkt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist teils durch sog. K.ennliniensteuerungen und teils durch unmittelbare oder mittelbare Beeinflussung des Generatorfeldes über den FliebkraftregIer erfolgt. Die Kennliniensteuerungen verlangen durchweg einen schwach gesättigten Generator, damit die Anpassung der Stromkennlinie an die eingestellte Antriebsleistung selbsttätig unter Zuhilfenahme der magnetischen Eigenschaften des Generators erfolgen kann. Man bat zu diesem Zweck die Generatoren mit einer Gegenverbundwicklung versehen, die bereits weitgehend die Spannungskennlinie einer Hyperbel ähnlich macht. Die genaue Anpassung an die Hyperbel ist mit einer derartigen Steuerung jedoch nur näherungsweise möglich und erfordert immer eine gewisse Drehzahlschwankung der Antriebskraftmaschine. Durch die starke Drehzahlempfindlichkeit der Spannung des Generators sinkt oder steigt die Generatorleistung mit geringen Drehzahlschwankungen der Antriebsmaschine bereits so stark, daß nur kleine Drehzahlschwankungen der Antriebsmaschine in Kauf genommen werden müssen. Diese wirken sich jedoch im Arbeitsbereich so aus, daß die Leistung mit der Drehzahl etwas absinkt.
  • Die Spannungskennlinie stellt sich jedoch hier selbsttätig ohne Zuhilfenahme von weiteren Regeleinrichtungen ein. Es wird nur für die einzelnen Drehzahlstufen derAntriebsmaschine eine passende Erregung des Generators eingestellt. Nachteile einer derartigen Übertragung sind der verhältnismäßig große Generator sowie die Temperaturempfindlichkeit der Selbstregelung.
  • Man hat ferner Steuerungen entwickelt, bei denen der Generator bereits durch eine liyperbelähnliche Spannung erregt wird, welche durch Einwirkung des Generatorstromes auf das Erregermaschinenfeld zustande kommt. Außerdem hat man besondere Erregermaschinen vorgeschlagen, die nach dem Spaltpolprinzip arbeiten und eine vorher genau zu bestimmende Spannungskennlinie aufweisen müssen. Mit derartigen Steuerungen ist es möglich, die Generatorleistung im Arbeitsbereich ohne Drehzahldrückung der Antriebsmaschine voll auszunutzen. Die Nachteile derartiger Steuerungen sind die gleichen, wie vorher beschrieben.
  • Es wurden außerdem Steuerungen entwickelt, bei denen die Einstellung des Generatorfeldes auf einer festen Drehzahlstufe der Alitriebsmaschine durch den Drehzahlregler über Zwischenregler erfolgt. Beispielsweise hat man für die Beeinflussung des Feldreglers des Generators durch den Drehzahlregler ölgesteuerte Zwischenregler verwendet. Die Anordnung ist in diesem Fall so getroffen, daß zunächst eine Einstellung der Grunddrehzahl der Antriebsmaschine durch Verstellung der Federkraft des Fliehkraftreglers erfolgt. Hierdurch wird die Brennstoffzufuhr der Antriebsmaschine eingestellt und gleichzeitig über einen Servoregler eine Grundeinstellung des Generatorfeldes mittels veränderlichen Widerstandes vorgenommen. Sobald die Nenndrehzahl der Antriebsmaschine durch Belastungsschwankungen imGenerator sich verändert, wirkt der Fliehkraftregler mittelbar über einen Zwischenregler auf den veränderlichen Widerstand des Generatorfeldes in dem Sinne ein, daß bei Entlastungen, also steigender Antriebsdrehzahl, der Feldwiderstand verringert und umgekehrt bei steigender Belastung der Feldwiderstand vergrößert wird. Eine derartige Steuerung benötigt keinen schwachgesättigten Generator und ist auch nicht temperaturabhängig, da auch Temperaturschwankungen im Generator über die sofort einsetzende Leistungsveränderung eine Regelung des Generatorfeldes über den Drehzahlregler und den Zwischenregler bewirken.
  • Die vorliegende Erfindung geht von einer derartigen Steuerung aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde den Nachteil der bekannten ölhydraulischen Übertragung der Drehzahlschwankungen des Drehzahlreglers auf das Generatorfeld zu vermeiden. Dieser besteht vor allen Dingen darin, daß der erforderliche elektrische Widerstandsregler in uniittelbarer Nähe der Antriebskraftmaschine aufzustellen ist, da sonst die Ölleitungen eine zu große Länge bekommen würden. Hierdurch ist jedoch die Unterbringung. und auch die Wartung der unmittelbar mit der Antriebsmaschine zusammenzubauenden elektrischen Teile schwierig.
  • Erfindungsgemäß soll die Übertragung der Bewegungen des Drehzahlreglers der Antriebskraftmaschine auf den Feldregler des Hauptgenerators mittels lichtelektrischer Zellen in Verbindung mit einer an sich bekannten '\'erstärkereinrichtung und einem für wechselnde Drehrichtung eingerichteten Motor erfolgen.
  • Lichtelektrische Zellen sind für die Steuerung elektrischerApparate schon auf den verschiedensten Arbeitsgebieten b; kanntgeworden. Zur Regelung eines zum Antrieb von elektrischen Fahrzeugen dienenden Verbrennungsmotors auf konstante Leistungsabgabe hat man liclitelal:trische Zellen jedoch 1:0c11 nicht benutzt, trotzdem damit ein erheblicher technischer Fortschritt verbunden ist, der im nachstehenden kurz erläutert wird.
  • Der mit lichtelektrischen Zellen Steuerapparat nach der Erfindung hat den großen Vorteil, daß er klein ist und an jeder beliebigen Verbrennungskraftinaschine in irgendeine Verbindung mit der Brennstoffzufuhr gebracht werden kann. Die mechanische Verbindung mit der Drehzahlverstelleinrichtung kann weiterhin durch eine elektrische @Nnordnung ersetzt werden. Es ist nun möglich, den von dem Betätigungsorgan (lichtelektrische Zellen) gesteuerten Feldregler des Generators an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug unterzubringen, so daß auch nur wenige Leitungen am Dieselmotor selbst erforderlich sin d. Der Kraftbedarf eines derartigen Regelorgans mit lichtelektrischen Zellen ist verschwindend klein, so daß auch ein beliebiger Feldregler imstande ist, diese Kräfte aufzubringen. Ein vorn Öldruck betätigter und von der Reglermuffe gesteuerter Servoregler benötigt dagegen immerhin einige Kraft, die nicht von allen Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise von solchen, die nur einen Federregler aufweisen, aufgebracht werden kann. Hier bringt die Anwendung von lichtelektrischen Zellen einen erheblichen Fortschritt mit sich. Schaltleistungen brauchen außerdem bei der erfindungsgemäßen Einrichtung überhaupt nicht bewältigt zu werden, da die lichtelektrischen Zellen nur Bruchteile von mA Strom führen.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung veranschaulicht. Darin stellt Sch einen Schieber mit einem Ausschnitt L1 dar. Dieser Schieberausschn.itt läßt das Licht einer Lichtquelle L0, je nachdem, ob er sich nach rechts oder links aus der gezeichneten Stellung bewegt, auf je eine Photozelle Pzl oder Pz2 fallen. Die Bewegungen des Schiebers werden vom BrennstoffreguliergestängeB Gder Antriebsmaschine mittels der im Punkt a angreifenden Stange St gesteuert. Außerdem ist es noch möglich, den auf einer Drehzahlstufe fest eingestellten festen Drehpunkt A bei Änderung der Leistungsstufe ,des Antriebsmotors nach rechts oder links zu verschieben. Einer bestimmten Leistung der Antriebskraftmaschine entspricht bei gleichbleibender Drehzahl eine bestimmte Lage des Punktes a und damit eine bestimmte Füllung der Antriebskraftmaschine. Wird diese durch irgendwelche Einflüsse ent- oder belastet, so spricht der FliehkraftreglerFR an und bewegt die Muffe c auf- oder abwärts, wodurch der Servoregler SR in Tätigkeit tritt und das Brennstoffgestänge auf kleinere oder größere Füllung einstellt. Damit würde jedoch die Last auf einer festen Stufe schwanken, und zwar in dem Maße, als der Drehzahlversteller in der Lage ist, mittels der in ihm herbeigeführten Drehzahlschwankungen die Füllung der Kraftmaschine auszuregeln. Die anfangs erwähmten zwei Photozellen betätigen nunmehr bei einer Bewegung des Schiebers Sch und der dadurch eintretenden Beleuchtung die gasgefüllten Entladungsröhren T1 oder T2. Hierdurch wird zunächst das Feld f1 oder f2 eines mit dem Feldregler des Generators gekuppelten Motors m erregt. Dadurch wird eine Spule des Schützes S -entweder S1 oder S2 - zum Ansprechen gebracht und der Anker des Motors m an die Batterie B angeschlossen. Der Motor dreht sich in einer bestimmten Richtung und verstellt den Feldwiderstand W im Erregerstromkreis des Hauptgenerators bei Entlastung der Antriebsmaschine auf größere Belastung, und umgekehrt. Sobald jedoch die Ent- oder Belastung einsetzt, wird sich auch über den Fliehkraftregler FR und über das Brennstoffgestänge die richtige Füllung der Antriebsmaschine einstellen. Hierdurch wandert der Punkt a wieder in seine ursprüngliche Stellung zurück, und die jeweils in Betrieb befindliche Photozelle wird vom Lichtstrom durch den Schieber Sch wieder abgesperrt. Da die Felder des Motors m über einen mit dem Anker gekuppelten Unterbrecher u an die Batterie angeschlossen sind, wird im Falle des Unterbrechens des Feldstromes die jeweils eingeschaltete gasgefüllte Entladungsröhre erlöschen und der Regelvorgang zum Stillstand kommen.
  • Da es möglich ist, daß der Unterbrecher u bei der Anlaufstellung gerade den Feldstrom unterbricht und somit ein Einschalten des Motors ,».z nicht möglich wäre, wurde der Unterbrecher u in - der Nullstellung des Schützes S durch Hilfskontakte überbrückt. Auf diese Weise ist in jedem Falle das sofortige Ansprechen des Motors ermöglicht. Die Betätigung der gasgefüllten Entladungsröhren. erfolgt dadurch, daß die belichtete Photozelle von der Kathode der Röhre über den Widerstand R und die Vorspannungsbatterie b einen Strom fließen läßt, wodurch die Sperrspannung des Gitters der gasgefüllten Entladungsröhre erheblich verringert wird. Die Röhre kann dann ansprechen. An Stelle der gasgefüllten Entladungsröhren können auch gewöhnliche Elektronenröhren verwendet werden, die bei hoher Gittervorspannung den Anodenstrom so stark drosseln, daß das Schütz S nicht ansprechen kann. Bei Verwendung dieser Röhren wird der Unterbrecher u entbehrlich.
  • Die Leistung der AntriebSkraftmaSChine wird durch den Fahrschalter F und die Kontrollwalze K eingestellt. je nachdem, ob der Fahrschalter F in der einen oder anderen Richtung bewegt wird, schaltet die Auf- oder Abspule des Relais Rl einen nie Kontroll-,v al.ze k antreibenden Verstellmotor DM in der einen oder anderen Drehrichtung ein. Hierdurch wird unter Vermittlung des Getriebes T die Muffe 21 des Drehzahlreglers FR aufwärts oder abwärts bewegt, wodurch die Federspannung des Reglers FR verkleinert oder vergrößert wird. Über ,den Servoregler SR und das Brennstoffgestänge BG erfolgt dann die Einstellung des Füllungsventils Dr der Antriebsmaschine. Da somit jede Füllung der Antriebsmaschine entsprechend der eingestellten Stufe des Fahrschalters F einer anderen Lage des Punktes a entspricht, würde der Schieber Sch bei Verstellung auf eine andere Stufe in einer falschen Lage stehen. Dies wird dadurch berichtigt, daß auch der Drehpunkt A bei Verstellung der Stufen mitverstellt wird. In dem dargestellten Beispiel erfolgt die Verstellung über die Spindel Sr und die Muffe My durch den Verstellmotor EM, der mit dem Verstellmotor der Reglerfeder elektrisch parallel geschaltet ist. Um jedoch die Einstellung des Punktes A entsprechend der gewünschten Leistung auf jeder Stufe verändern zu können, ist der Motoranker E17 über einstellbare Widerstände äuf jeder Stufe durch die Hilfsschaltwalze Sä parallel zu dem Verstellmotor DAT angeschlossen. Hierdurch wird erreicht, daß die Drehzahl des Motors EIl,1 im Verhältnis zu der Drehzahl' des Motors D117 anders eingestellt werden kann. Da beide Motoren beim Verstellen von einer Stufe auf die andere gleich lange im Betrieb sind, kann der Drehpunkt A nach Wunsch eingestellt werden. Hiermit wird der Regelbereich des Schiebers Sch verstellt und auch die Beleuchtung einer Zelle verschieden lange andauern, wodurch wiederum der Feldregler bei Verstellung einer Drehzahlstufe weiter oder weniger weit verstellt wird. Auf diese Weise wird jedoch die vom Generator verlangte Leistung wunschgemäß eingestellt. Auf der festen Drehzahlstufe setzt dann die Regelarbeit bei Ent- oder Belastungen der Antriebskraftmaschine weiter ein. Dadurch wird die eingestellte Leistung gleichgehalten.
  • Am Verbrennungsmotor ist nur die Schiebereinrichtung Scla mit der Lichtquelle und den Photozellen sowie die Verstelleinrichtung für den Angriffspunkt A anzubringen. Die sämtlichen elektrischen Apparate können jedoch an geeigneter Stelle abseits von der Antriebsmaschine günstig untergebracht werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftelektrischer Fahrzeugantrieb, bei dem der Generator vermittels eines Servoreglers durch den Drehzahlregler der Antriebskraftmaschine derart gesteuert wird, daß die Generatorbelastung mit steigender Drehzahl der Antriebskraftinaschine erhöht und mit sinkender Drehzahl verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Bewegungen des Drehzahlreglers (FR) der Antriebskraftmaschine auf den Feldregler (W) des Hauptgenerators mittels lichtelektrischer Zellen (Pzl und Pz2) in Verbindung mit einer an sich bekannten Verstärkereinrichtung (T,. und T2) und einem für wechselnde Drehrichtung eingerichteten Motor (m) erfolgt. a. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den lichtelektrischen Zellen (Pzl und Pz2) und der Lichtquelle (LD) ein einen Schlitz (L1) aufweisender Schieber (Sch) eingeschaltet ist, dessen Stellung zu der Lichtquelle und den lichtelektrischen Zellen vom Servoregler (SR) aus über das Brennstoffventilgestänge (BG und St) gesteuert wird. 3. Einrichtung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einstellung der Füllung der Antriebsmaschine mittels des Führerschalters (F) gleichzeitig auch der Drehpunkt (A) des Schiebergestänges (St) mit verstellt wird. d.. Einrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem die Ansprechernpfindlichkeit des Fliehkraftreglers (FR) verstellenden Motors (DM) über eine entsprechend der eingestellten Füllung verstellte Hilfsschaltwalze (Sg) ein die Verschiebung des Drehpunktes (A) des Schiebergestänges (St) bewirkender Hilfsmotor (EM) geschaltet ist. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Löschen des jeweils wirksam gewordenen Entladungsrohres (T1 oder T2) der Verstärkereinrichtung ein Unterbrecher (u) benutzt wird, der mit dem Antriebsmotor (m) des Widerstandsreglers (W) für das Generatorfeld gekuppelt ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1110273B (de) * 1955-09-09 1961-07-06 Siemens Ag Anordnung fuer die elektrische Steuerung von Buehnenbeleuchtungsanlagen
DE1118319B (de) * 1956-07-17 1961-11-30 Kelvin & Hughes Ltd Anordnung zur selbsttaetigen Steuerung einer physikalischen Groesse
DE1226888B (de) * 1956-03-29 1966-10-13 Paul Albert Bucciali Schaltvorrichtung zur wahlweise selbsttaetigen oder manuellen Bedienung eines elektro-magnetisch umschaltbaren Geschwindigkeits-wechselgetriebes fuer Fahrzeuge

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DE1110273B (de) * 1955-09-09 1961-07-06 Siemens Ag Anordnung fuer die elektrische Steuerung von Buehnenbeleuchtungsanlagen
DE1226888B (de) * 1956-03-29 1966-10-13 Paul Albert Bucciali Schaltvorrichtung zur wahlweise selbsttaetigen oder manuellen Bedienung eines elektro-magnetisch umschaltbaren Geschwindigkeits-wechselgetriebes fuer Fahrzeuge
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