DE754555C

DE754555C - Circuit for electric accumulator vehicles

Info

Publication number: DE754555C
Application number: DEST61511D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Georg Schmidt
Original assignee: STALTURBINE GmbH
Current assignee: STALTURBINE GmbH
Priority date: 1941-02-24
Filing date: 1942-02-06
Publication date: 1953-06-22
Also published as: CH225088A

Description

Schaltung für elektrische .Akkumulatorfahrzeuge Bei elektrischen Fahrzeugen, die für den Antrieb die erforderliche Energie von einer auf dem Fahrzeug angebrachten Batterie erhalten, werden für gewöhnlich Gleichstromreihenschlußmotoren als Antriebsmotoren verwendet, weil man hierdurch dank dem größeren Moment dieser Motoren bei niedrigen Geschwindigkeiten eine bessere Antriebskraft erhält.Circuit for electric .accumulator vehicles In electric vehicles, the energy required for propulsion from one installed on the vehicle Battery obtained are usually DC series motors as drive motors used because it allows you to use the larger torque of these motors at low Speeds get better propulsive power.

Zum Laden der Batterien in derartigen Fahrzeugen wurden bisher für gewöhnlich besondere Ladestationen angeordnet, obgleich auch Versuche gemacht sind, den Antriebsmotor selbst als Ladegenerator zu verwenden, wobei dieser durch einen auf dem Fahrzeug angebrachten Explosionsmotor oder elektrischen Motor angetrieben wurde, welcher im letzteren Falle von einem Kraftnetz gespeist wird. Es ist aber nicht möglich, den reihenschlußgewickelten Antriebsmotor als Ladegenerator ohne weiteres zu verwenden, sondern er muß in diesem Falle außer der Reihenschlußwicklung auch eine Nebenschlußwicklung tragen, weshalb er schwer, teuer und in elektrischer Hinsicht auch ungeeignet ausfällt.To charge the batteries in such vehicles were previously for usually special charging stations are arranged, although attempts have also been made to use the drive motor itself as a charging generator, this by a Driven by an explosion engine or an electric motor mounted on the vehicle which in the latter case is fed by a power network. But it is not possible to use the series wound drive motor as a charging generator without further to use, but he must in this case besides the series winding also carry a shunt winding, which is why it is heavy, expensive and in electrical Aspect is also unsuitable.

Eine fernere Schwierigkeit bietet die mechanische Freikupplung des Antriebsmotors von dem Fahrzeug, welche notwendig ist, wenn der Motor beim Stillstand des Fahrzeugs als Generator angetrieben werden soll. Eine gewisse 'Vereinfachung bietet zwar die schon bekannte Anordnung mit einem Antriebsorgan, das aus einem Hauptmotor und einem Hilfsmotor besteht, «-elche reilienschlußgewickelt sind und so arbeiten, daß der Hauptmotor mit der Antriebsachse des Fahrzeugs ständig verbunden ist, während der Hilfsmotor nur dann eingeschaltet wird, wenn der Hauptmotor für den Antrieb des Fahrzeugs unterstützt werden muß, nämlich beim Anfahren und beim Fahren den Berg hinauf. Der Hilfsmotor arbeitet auf die Welle des Hauptmotors über ein vorzugsweise zylindrisches Zahnradgetriebe, in dessen angetriebene Radnabe eine Freikupplung eingebaut ist, welche eingreift, wenn der Hilfsmotor eingeschaltet ist und neben dem Hauptmotor das Fahrzeug antreibt, aber unwirksam bleibt, wenn der Hilfsmotor nach Isurzschluß zum Stillstand kommt. Die Welle des Hilfsmotors liegt parallel mit der Welle des Hauptmotors, und es bietet deshalb keine Schwierigkeit, den Hilfsmotor mit einem Dreiphasenmotor zu kuppeln, welcher, wenn das Fahrzeug stillsteht, den Motor in entgegengesetzter Richtung als Generator antreibt. Diese Anordnung ist aber mit dem Nachteil verbunden, daß das Ritzel des Getriebes an der Welle des Hilfsmotors fest angebracht ist, so daß das ganze Getriebe mitbewegt wird, wenn der Dreiphasenmotor den Hilfsmotox als Generator antreibt. Dieser Nachteil wird noch größer dadurch, dali die Drehzahl des Dreipliasenmotors sehr hoch gewählt werden muß, am besten etwa 2,900 Umdrehungen per Minute, damit der Hilfsmotor die erforderliche hohe Ladespannung liefert. Bei dieser hohen Drehzahl wird das Getriebe, das in Öl läuft, einen beträchtlichen 'Viderstand leisten, welcher den Wirkungsgrad verschlechtert, und ein störendes Geräusch in dein Getriebe kann bei dieser hohen Drehzahl kauen vermieden werden.The mechanical disengagement of the Drive motor from the vehicle, which is necessary if the The engine is to be driven as a generator when the vehicle is at a standstill. One The already known arrangement with a drive element offers a certain degree of simplification. which consists of a main motor and an auxiliary motor, "-elche closed-loop wound and work in such a way that the main engine is constantly connected to the drive axle of the vehicle connected, while the auxiliary motor is only turned on when the main motor must be supported for driving the vehicle, namely when starting and while driving up the mountain. The auxiliary motor works on the shaft of the main motor via a preferably cylindrical gear transmission, in its driven wheel hub a free clutch is installed, which engages when the auxiliary motor is switched on is and drives the vehicle in addition to the main engine, but remains ineffective if the auxiliary motor comes to a standstill after an I short circuit. The shaft of the auxiliary engine is parallel with the shaft of the main motor, and therefore there is no difficulty in to couple the auxiliary motor with a three-phase motor, which when the vehicle stands still, drives the motor in the opposite direction as a generator. These Arrangement is associated with the disadvantage that the pinion of the gearbox on the The shaft of the auxiliary motor is firmly attached so that the entire gear unit is moved with it, when the three-phase motor drives the auxiliary tox as a generator. This disadvantage becomes even greater because the speed of the three-phase motor is selected to be very high must be, preferably about 2,900 revolutions per minute, so that the auxiliary motor the provides the required high charging voltage. At this high speed, the gearbox, that runs in oil have a considerable resistance, which increases the efficiency deteriorates, and an annoying noise in your gearbox can be high at this Speed chewing should be avoided.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für elektrische Akkumulatorfahrzeuge, welche mit einem reilienschlußgew ickelten Antriebsmotor versehen sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser Motor auch als Ladegenerator verwendet wird und dabei seine Reihenschlußwicklung den erforderlichen Erregerstrom von einem auf dem Fahrzeug angebrachten Trockengleichrichter erhält, welcher bei der Ladung an das Wechselstromnetz angeschlossen wird, von welchem der Antriebsmotor als Generator angetrieben wird. Der Gleichrichter kann ganz klein sein, denn er hat nur die verhältnismäßig geringe Leistung zu liefern, die zur Erregung des Generators erforderlich ist. Weiter kann die Erreger-Wicklung, trotzdem sie einen niedrigen Widerstand und wenige Windungen hat, ohne weiteres auch bei der Ladung als Erregerwicklung verwendet werden dank dem Umstand, daß sie durch die Heruntertransformierung der -Netzspannung, die in einem den Gleichrichter speiseirden Transformator erfolgt, mit einer niedrigen Spannung gespeist wird.The invention relates to a circuit for electric battery vehicles, which are provided with a closed-loop wound drive motor, and is characterized in that this motor is also used as a charging generator and while its series winding supplies the required excitation current from one to the Vehicle-mounted dry rectifier, which is transferred to the AC mains is connected, from which the drive motor acts as a generator is driven. The rectifier can be very small because it only has the proportionate to deliver the low power required to excite the generator. Further the exciter winding can, despite it having a low resistance and few turns has to be used as an excitation winding for charging, thanks to the fact that by stepping down the -line voltage, which in a transformer feeding the rectifier, with a low voltage is fed.

In der Zeichnung wird in der Abb. i eine Ausführungsform der Erfindung schematisch gezeigt. Auf dieser bezeichnet i den Anker des Antriebsmotors und 2 die Batterie. 3 ist die Reihenschlußwicklung des Antriebsmotors und .4 der Gleichrichter, der bei der Ladung die Wicklung 3 speist und über den Transformator 5 und den Schalter io an das Netz angeschlossen ist. 6 und 7 sind Umschalter, durch die die Reilienschlußwicklung 3 abwechselnd an das Netz oder an den Anker i und die Batterie 2 angeschlossen «-erden kann. 8 ist ein Umschalter, durch «-elchen der Akkumulator 2 entweder direkt an den Anker i oder in Reihe mit der Magnetwicklung 3 an denselben angeschlossen «-erden kann. Die Umschalter 6, ; und 8 sind zweckmäßigerweise unter sich und auch mit dein Schalter io gekuppelt, mit welchem der treibende Drehstrommotor 9 an das Netz angeschlossen wird. Ferner ist die Anordnung mit einem Regelwiderstand für die Regelung der Geschwindigkeit bei Fahrt versehen, wobei diese Widerstände und; der Fahrschalter in der Zeichnung nicht gezeigt sii@nd. Bei der in der Zeichnung gezeigten Schaltung ist angenommen, daß der Anker i bei der Ladung die entgegengesetzte Drehrichtung hat wie als :Motoranker. Es steht natürlich nichts ini Wege dafür, daß die Drehrichtung dieselbe ist, aber in diesem Falle muß die Schaltung eine andere sein, so daß bei Ladung die Polarität der Erregerwicklung 3 gewechselt wird. Statt wie oben angegeben den Antriebsmotor als Generator mittels eines besonderen Motors anzutreiben, kann man sich natürlich auch vorstellen, daß der Antriebsmotor mit Schleifringen versehen wird und bei Ladung als Einankeruinformer arbeitet. Mit Rücksicht auf die Spannungsregelung ist es aber zweckmäßiger, das Fahrzeug mit einem besonderen Drehstrommotor zu versehen, weil die Mehrkosten dafür kaum höher werden, als wenn der Antriebsmotor selbst als Einankerumformer ausgeführt werden soll.In the drawing, Fig. I shows an embodiment of the invention shown schematically. On this, i denotes the armature of the drive motor and 2 the battery. 3 is the series winding of the drive motor and .4 is the rectifier, which feeds the winding 3 during charging and via the transformer 5 and the switch io is connected to the network. 6 and 7 are changeover switches through which the reed-loop winding 3 alternately connected to the mains or to the armature i and the battery 2 «-earth can. 8 is a toggle switch, with «-elchen the accumulator 2 is either directly on the armature i or connected in series with the magnet winding 3 to the same «-earth can. The switch 6,; and 8 are conveniently among themselves and also with yours Switch io coupled, with which the driving three-phase motor 9 is connected to the network will. The arrangement is also provided with a variable resistor for regulating the speed provided when driving, these resistances and; the travel switch in the drawing not shown sii @ nd. In the circuit shown in the drawing it is assumed that that the armature i has the opposite direction of rotation when it is charged as: motor armature. Of course, there is nothing to prevent the direction of rotation from being the same, but in this case the circuit must be different so that the polarity the excitation winding 3 is changed. Instead of the drive motor as stated above You can of course drive it as a generator by means of a special motor also imagine that the drive motor is provided with slip rings and when loading works as a single anchor former. With regard to the voltage regulation, it is more expedient to provide the vehicle with a special three-phase motor because the additional costs for this are hardly higher than if the drive motor itself is a single-armature converter should be executed.

Die Abb. 2 zeigt die elektrische Schaltung in dein Fall, daß das Fahrzeug mit einem Hauptmotor und einem Hilfsmotor angetrieben wird; aus der Abbildung geht hervor, daß der Hilfsmotor durch das Schließen oder Öffnen des Schalters S3 aus- und eingeschaltet wird, was ohne Nachteil während des normalen Betriebes vorgenommen werden kann. Die mechanische Anordnung geht aus der Abb. 3 hervor, wo M den Hauptmotor bezeichnet und M, den Hilfsmotor. Das zylindrische Zahnradgetriebe, dessen Ritzel auf der Welle des Hilfsmotors sitzt, wird mit V bezeichnet, und F ist die Freilaufschaltung, welche in der Nähe des angetriebenen Rades eingebaut ist und ermöglicht, daß nach Kurzschließung der Motor M1 auf die Drehzahl 0 heruntergeht. Die Schalter S1, S2 und der Widerstand W dienen zum Regeln des Motors M.Fig. 2 shows the electrical circuit in your case that the vehicle is driven by a main motor and an auxiliary motor; from the figure goes shows that the auxiliary motor is switched off by closing or opening switch S3. and is switched on, which is done without any disadvantage during normal operation can be. the mechanical arrangement is shown in Fig. 3, where M denotes the main engine and M, the auxiliary engine. The cylindrical gear transmission, whose pinion sits on the shaft of the auxiliary motor is denoted by V, and F is the freewheel circuit, which is installed near the driven wheel and enables motor M1 to go down to speed 0 after short-circuiting. The switches S1, S2 and the resistor W are used to regulate the motor M.

Die Abb. 4 zeigt dieselbe Anordnung mit einem mit dem Hilfsmotor direkt gekuppelten Dr ehstrommotor L'M, welcher bei der Ladung den Motor M1 als Generator treibt. Um den Wirkungsgrad zu erhöhen und Geräusche in dem Getriebe zu vermeiden, ist nach der Erfindung auch in der Nabe des Ritzels eine Freilaufschaltung eingebaut, die sperrt, wenn Motor M1 als Motor läuft, aber frei läuft, wenn der Drehstrommotor den Motor in entgegengesetzter Richtung antreibt. Das Getriebe wird deshalb bei der Ladung nicht mitangeffieben.Fig. 4 shows the same arrangement with one with the auxiliary motor directly coupled three-phase motor L'M, which uses motor M1 as a generator when charging drives. In order to increase the efficiency and to avoid noise in the transmission, According to the invention, a freewheeling circuit is also built into the hub of the pinion, which blocks when motor M1 is running as a motor, but runs freely when the three-phase motor drives the motor in the opposite direction. The transmission is therefore at not rubbed onto the load.

DieErfindung betrifft auch eine Schaltungsanordnung zum automatischen Anlassen der Ladeanordnung bei der Zusammenschaltung mit dem Drehstromnetz, durch welche auch der Ladeverlauf automatisch in Gang gesetzt wird, wenn nach einer Störung die Spannung im Netz wiederkehrt.The invention also relates to a circuit arrangement for the automatic Starting the charging arrangement when it is connected to the three-phase network which also the charging process is automatically started if after a fault the voltage in the network returns.

Die Abb. 5 zeigt schematisch eine solche Anordnung. Wenn Schalter S geschlossen wird, wird der Drehstrommotor VM angefahren, und der Trockengleichrichter TL liefert Gleichstrom zur Erregerwicklung des Generators M1, wodurch die Spannung desselben proportional der Drehzahl steigt. Wenn diese Spannung einen Wert erreicht hat, der nahe der Spannung derBatterieB liegt, spricht ein Spannungsrelais ZR an, und der Schalter S2 schaltet den Wechselstrommagneten VS ein, wodurch der Schalter S1 geschlossen wird, so daß der Ladestromkreis geschlossen wird und die Ladung beginnt. Diese geht ganz normal vonstatten, und wenn man es wünscht, kann der Stromkreis bei vollendeter Ladung dadurch unterbrochen werden, daß Schalter Si einen Impuls von einem Zähler oder ein Zeitrelais erhält. Wenn während der Ladung das Wechselstromnetz stromlos wird, wird der Schalter S1 geöffnet gleichzeitig mit der Ab-Schaltung des Umformers. Wenn die Wechselspannung zurückkommt, wird der oben angegebene Anlaßverlauf wiederholt.Fig. 5 schematically shows such an arrangement. When switch S is closed, the three-phase motor VM is started up, and the dry-type rectifier TL supplies direct current to the field winding of the generator M1, as a result of which the voltage of the generator rises proportionally to the speed. When this voltage has reached a value which is close to the voltage of the battery B, a voltage relay ZR responds, and the switch S2 switches on the AC magnet VS, whereby the switch S1 is closed, so that the charging circuit is closed and charging begins. This takes place quite normally, and if you so wish, the circuit can be interrupted when the charge is complete, in that switch Si receives an impulse from a counter or a time relay. If the AC network is de-energized during charging, switch S1 is opened at the same time as the converter is switched off. When the alternating voltage comes back, the starting sequence given above is repeated.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit for electric accumulator vehicles, which are provided with a drive motor wound in series, characterized in that that this motor is also used as a charging generator and its series winding the required excitation current from a dry rectifier mounted on the vehicle receives which is connected to the AC grid during charging, from which the drive motor is driven as a generator.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the drive motor of the vehicle acts as a generator when charging is driven by a three-phase motor interconnected with the same, which is connected to the AC network during charging.

3. Arrangement according to claim i with one on the drive shaft directly and via an overrunning clutch acting main motor and a cooperating with this via a gear transmission Auxiliary engine, characterized in that the auxiliary engine is arranged so that it Serves as a charging generator when charged and is driven by a three-phase motor is, the auxiliary motor is coupled to the gearbox via a freewheeling circuit which uncouples the auxiliary engine from the gearbox during loading. 4 .. arrangement according to claim i, characterized in that when the drive arrangement for cargo is switched and is connected to an AC network, the AC motor and the dry rectifier come into effect immediately, while the charging circuit is only automatically closed when the generator voltage is such Value has reached that the circuit can be closed without damage.