DE10054368A1 - Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahrzeuges für Antrieb und Bremsung - Google Patents
Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahrzeuges für Antrieb und BremsungInfo
- Publication number
- DE10054368A1 DE10054368A1 DE10054368A DE10054368A DE10054368A1 DE 10054368 A1 DE10054368 A1 DE 10054368A1 DE 10054368 A DE10054368 A DE 10054368A DE 10054368 A DE10054368 A DE 10054368A DE 10054368 A1 DE10054368 A1 DE 10054368A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- setpoint
- drive device
- speed
- vehicle drive
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
- B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
- B60K17/043—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel
- B60K17/046—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel with planetary gearing having orbital motion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
- B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
Die elektrischen Antriebe für Autos bestehen bisher aus einem Standard-Elektromotor. Nachge
schaltet sind Kupplung, Getriebe, Kardanwelle und Differential. Zum Bremsen wird eine Scheiben
bremse oder eine Backenbremse benötigt.
Beim Bremsen mit der mechanischen Bremse wird die kinetische Energie vernichtet.
Für Antriebs-Regelung und Bremsregelung werden komplett eigenständige Regelungen verwendet.
Bisherige Vorschläge für den Einbau von Elektromotoren in die Radnabe gehen davon aus, daß die
bisherigen Backen- oder Scheibenbremsen bleiben und ein Motor zusätzlich eingebaut wird.
Beim hier vorgestellten Antrieb sollen Elektromotore in den Radnaben Antrieb und Bremsen des
Fahrzeuges bewirken und eine wesentlich einfachere, kleinere mechanische Bremse soll nur die
Feststellbremsfunktion übernehmen.
Durch Zusammenfassung von Motor und Bremse benötigt man nur eine Elektronik für Antrieb und
Bremsung. Daraus ergeben sich folgende Verbesserungen:
- - Elektromotore in den Radnaben für den Antrieb und die mechanische Bremse ermögli chen eine kleinere Bauweise und sind wesentlich preiswerter.
- - Bremsung und Antrieb werden mit der gleichen Regeleinrichtung durchgeführt.
- - Nur ein Beschleunigungssollwert wird für Antreiben und Bremsung benötigt.
- - Eine einzige Regelelektronik genügt für: Antriebsregelung, Fahrdynamikregelung, Anti schlupfregelung, Antiblockiersystem, Fahrstabilisierung und Allradantrieb.
- - Keine Drehmomentaufteilungsverluste beim Allradantrieb und der Antischlupfregelung.
- - Kürzere Bremswege durch ruckfreie Regelung der Bremskraft bei einem Antiblockier regeleingriff.
- - Schnelleres Anfahren durch ruckfreie Regelung bei der Momentenverteilung bei einem Antischlupfregeleingriff.
- - Kein Rutschen mit dem Fahrzeug durch Motorbremsung beim Gaspedalrücknehmen auf plötzlich glatter Fahrbahn.
- - Bis auf geringe elektronische Schaltverluste Rückgewinnung aller Bremsenergie.
- - Energieeinsparung durch automatischen Einfall der Haltebremse bei Erreichen der Drehzahl Null und Abschaltung der Energiezufuhr zur Antriebselektronik.
- - Durch geringeren Energieverbrauch größere Reichweite des Fahrzeuges.
Bild 1 zeigt einen Drehstromasynchronmotor als Scheibenläufer. Damit der magnetische Kreis
leicht geschlossen wird, sind die Blechpakete für Stator und Rotor wie bei einem Ringbandkern
aufgebaut.
Der Rotor des Scheibenläufermotors ist fest mit dem inneren Zahnrad des Planetenradgetriebes
verbunden. Der Planetenradträger ist gleichzeitig der Träger der Radnabe.
Vom Rotor des Motors auf die Radnabe wirkt eine Übersetzung von ca. 1 : 4, so daß das Motor
drehmoment 4 mal kleiner sein kann als das vom Rad benötigte Drehmoment.
Eine kleine mechanische Bremse wirkt auf die Antriebsscheibe des Scheibenläufermotors. Sie ist
nur als Feststellbremse konzipiert.
Bild 2 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten Elektro-Antriebsregelung eines Fahrzeuges.
Für alle Motore wird gemeinsam ein Beschleunigungssollwert SWa entsprechend der Betätgung
von Gaspedal und Bremspedal so gebildet, daß ein ähnliches Fahrgefühl erreicht wird, wie beim
bisherigen Autofahren.
Die Geschwindigkeit, mit der das Gaspedal betätigt wird, bestimmt die Größe des Beschleu
nigungsollwertes. Die Betätigungstiefe ist ein Maß für die gewünschte Geschwindigkeit.
Wird das Gaspedal ganz durchgetreten, so wird das Fahrzeug bis an seine Leistungsgrenze die
Geschwindigkeit erhöhen.
Das Diagramm (Bild 3) zeigt uns, wie sich Beschleunigung und Geschwindigkeit zueinander ver
halten, wenn man das Gaspedal langsam oder schnell betätigt. Kurven mit gleicher Zahl gehören
zusammen.
Bei den Kurven mit der 1 wird das Gaspedal schnell bis auf 60% betätigt. Die schnelle Betätigung
führt fast zur höchstmöglichen Beschleunigung. Die Beschleunigungsänderung ist gerundet, damit
kein Rucken beim Fahren entsteht.
Bei gleichem Wert des Gaspedales bleibt die Beschleunigung einige Sekunden erhalten. Danach
geht sie über eine etwas längere Zeit gegen Null zurück. Die Höhe der sich einstellenden Ge
schwindigkeit hängt von der Stärke der Betätigung des Gaspedales ab.
Beim Zurücknehmen des Gaspedals wird die Beschleunigung zurückgenommen. Die Geschwindig
keit des Zurücknehmens bestimmt, wie stark sich die Beschleunigung in Richtung Minus ändert. Ist
die gegenwärtige Beschleunigung klein, kommt es zu einem Verzögerungssollwert.
Der Verzögerungssollwert bleibt für einige Sekunden stabil. Danach nimmt er langsam ab.
Der Beschleunigungssollwert wird mathematisch integriert, um den Drehzahlsollwert zu erhalten.
Die Drehzahl und damit die Fahrgeschwindigkeit folgt dem Drehzahlsollwert.
Nach dem Betätigen des Gaspedales nimmt die Geschwindigkeit schnell zu. Nach einigen Sekunden
wird durch die kleinere Beschleunigung die Zunahme der Geschwindigkeit langsamer. Würde die
gleiche Betätigung des Gaspedals lange anhalten, so würden die Motore mit ca. 60% der Nutzlei
stung arbeiten.
Nach dem Zurücknehmen des Gaspedales geht für einige Sekunden die Geschwindigkeit stetig
herunter. Danach mimmt sie nur noch langsam ab. Es bleibt noch relativ lang eine Restgeschwin
digkeit, die jedoch von der Leistung abhängt, die der Motor zum Fahren benötigt.
Bei den Kurven mit der Zahl 2 in Bild 3 wird das Gaspedal langsamer betätigt und auch langsamer
zurück genommen. Das hat zur Folge, daß Beschleunigung und Verzögerung wesentlich kleiner
sind.
Die Geschwindigkeit nimmt langsamer zu und auch langsamer ab. Der Endwert der Geschwindig
keit entspricht der Betätigungstiefe des Gaspedales. Würden wir bei langsamer Betätigung auch
60% Eintauchtiefe erreichen, würde die Endgeschwindigkeit nahezu gleich sein wie vorher bei
schneller Betätigung auf 60%.
Bild 4 zeigt wieder 3 mal 2 Kurven. Der Gaspedalgeber ist als durchgezogene Linie eingezeichnet,
der Bremspedalgeber als gestrichelte Linie.
Beim langsamen Zurücknehmen des Gaspedales, Kurve Nummer 1, baut sich langsam ein Verzö
gerungssollwert auf, der erhalten bleibt, bis das Bremspedal betätigt wird. Wenn man über ca. 3
Sekunden wartet mit dem Betätigen der Bremse, würde sich der Verzögerungssollwert langsam
abbauen.
Durch das langsame Betätigen des Bremspedales baut sich der Verzögerungssollwert weiter lang
sam auf. Wenn das Bremspedal anschließend bei 40% Betätigung bleibt, bleibt auch der Verzö
gerungssollwert in gleicher Größe erhalten.
Erst wenn die Drehzahl nahe Null ist wird der Sollwert der Verzögerung zu Null.
Aus dem Beschleunigungssollwert wird durch Integration der Drehzahlsollwert gebildet. Durch die
Regelung folgt die wirkliche Geschwindigkeit dem Sollwert der Drehzahl.
Beim Aufbau des Verzögerungssollwertes nimmt die Geschwindigkeit gerundet allmählich ab. Mit
größer werdendem Verzögerungssollwert nimmt die Geschwindigkeit schneller ab. Da nach dem
Betätigen der Bremse der Verzögerungssollwert größer wird, nimmt die Geschwindigkeit noch
schneller ab. Wenn die Drehzahl Null erreicht ist, fällt die Feststellbremse ein. Um wenig Energie
zu sparen wird außerdem die Ansteuerung im Leistungskreis gesperrt.
Erst wenn das Gaspedal wieder betätigt wird, wird die Leistungselektronik freigegeben und die
Feststellbremse geöffnet.
Die folgenden Erklärungen gelten für die Kurven in Bild 4 mit der Kennzeichnung "2".
Beim schnellen Zurücknehmen des Gaspedales wird schnell ein großer Verzögerungssollwert
aufgebaut. Die dadurch bewirkte schnelle Abnahme des Drehzahlsollwertes bewirkt eine schnelle
Abnahme der Geschwindigkeit, bevor das Bremspedal betätigt wird.
Durch das schnelle Betätigen des Bremspedales auf volle Austeuerung geht auch der Verzögerungs
sollwert schnell auf volle Höhe. Der Drehzahlsollwert nimmt wegen der großen gewünschten
Verzögerung auch schnell ab.
Der Drehzahlregler verlangt über die Stromregelung ein hohes Bremsmoment. Durch die starke
Bremsung werden die beiden Vorderräder stärker belastet. Die beiden Hinterräder werden entla
stet. Wegen des hohen Bremsmomentes fangen die Hinterräder an zu blockieren. Wird der Schlupf
eines Rades zu groß, das heißt, die Verzögerung wurde zu groß, wird über die Begrenzung der
Stromsollwert SWI des betreffenden Rades reduziert. Die Blockierneigung hört auf.
Wird bei zwei Rädern die Verzögerung zurückgenommen, wird zusätzlich der Verzögerungssoll
wert geringfügig reduziert. Der Geschwindigkeitssollwert wird dadurch geringfügig langsamer
abnehmen.
Fängt ein drittes Rad an zu blockieren, wird auch an diesem Rad der Stromsollwert reduziert bis
die übermäßige Verzögerung aufhört. Zusätzlich wird aber auch der Verzögerungssollwert stark
reduziert bis mindestens die Vorderräder nicht mehr in der Stromsollwertreduzierung arbeiten.
Die Bremsung beginnt schon beim Wegnehmen der Betätigung des Gaspedales. Außerdem wirkt
die Reduzierung des Drehmomentes weich und nicht getaktet wie bei den bisherigen ABS-Syste
men. Dadurch kann man etwas schneller verzögern. Beides zusammen bewirkt eine Verkürzung des
Bremsweges. Die Sicherheit wird durch das neue Bremssystem größer.
Beim Beschleunigen und beim Verzögern bringen alle vier Räder annähernd das gleiche Drehmo
ment auf den Boden. Nur beim Durchrutschen wird beim entsprechenden Rad das Drehmoment
reduziert auf einen Wert, den man gerade noch ohne Durchrutschen auf das Rad geben kann.
Wir haben einen idealen Vierradantrieb. Dieser Antrieb verteilt die Drehmomente auf die 4 Räder
ohne Verluste. Jetzige Systeme produzieren dabei Verluste.
Wenn zwei Räder mit reduziertem Drehmoment fahren, bringt sogar jedes Rad individuell sein
maximal mögliches Antriebsmoment auf den Boden.
Betätigt man bei einer bestimmten Geschwindigkeit den Taster "Geschwindigkeit halten", schaltet
das System auf Drehzahlregelung um. Der vorhandene Drehzahlistwert wird als Drehzahlsollwert
gespeichert und auf den Drehzahlregler gegeben. Der Drehzahlregler sorgt dann dafür, daß bei
Steigung und auch bei Gefälle die Drehzahl erhalten bleibt.
Wird in diesem Fahrzustand das Gaspedal oder das Bremspedal betätigt, so wird entsprechend
beschleunigt oder verzögert. Sind Gas- und Bremspedal wieder in Ruhestellung, wird auf den
vorher eingestehen Geschwindigkeitswert zurückgeregelt.
Selbstverständlich kann man mit zwei zusätzlichen Tasten: "Schneller und Langsamer" die gere
gelte Geschwindigkeit vergrößern oder verkleinern, so daß man jeden Geschwindigkeitssollwert
einstellen kann.
Der Beschleunigungssollwert SWa wird errechnet aus: Gaspedalbetätigung, Bremspedalbetätigung,
Iststrom IWI, Istbeschleunigung IWa, Istgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsvorwahl, die Temperatur
der Motore und die Beschleunigungsbegrenzerschaltungen und durch sie indirekt der Straßenzu
stand. Aus dem Beschleunigungssollwert wird durch Integration der Drehzahlsollwert SWn gebil
det.
Für alle Motore existiert nur ein Drehzahlregelkreis. Der Drehzahlsollwert SWn geht auf den
Summationspunkt des Drehzahlregelkreises. Dort wird der Drehzahlistwert IWn, der aus allen 4
Motordrehzahlen ermittelt wird, subtrahiert, und man erhält die Drehzahlregeldifferenz xdn. Der
Drehzahlregler ist ein PI-Regler. Er bildet aus der Regeldifferenz den Stromsollwert.
Der Stromsollwert läßt über den Stromregelkreis den Strom und damit das Drehmoment ansteigen.
Das Fahrzeug wird beschleunigt. Der Drehzahlistwert wird größer. Die Differenz zwischen Soll
wert und Istwert der Drehzahl xdn wird ausgeregelt und damit kleiner.
Wird bei einem Rad ein Durchrutschen festgestellt (die Istbeschleunigung wird größer als die
Sollbeschleunigung), so wird der entsprechende Stromsollwert reduziert. Erst wenn die richtige
Beschleunigung des betreffenden Rades erreicht ist, hört die Begrenzung des Stromes auf.
Rutscht nur ein Rad, so werden der Beschleunigungsollwert und mit ihm der Drehzahlsollwert
praktisch nicht reduziert. Erst wenn bei einem zweiten Rad die Beschleunigungsbegrenzung ein
greift, werden der Beschleunigungssollwert und mit ihm der Drehzahlsollwert reduziert. Die
Reduzierung vergrößert sich, wenn das dritte Rad auch noch rutscht. Beim Rutschen aller vier
Räder wird der Beschleunigungssollwert gegen Null gefahren.
Beim Bremsen wird ein negativer Beschleunigungssollwert gebildet, also ein Verzögerungssoll
wert. Tritt beim Bremsen bei einem Rad Blockierneigung auf (die Verzögerung wird zu groß), dann
wird der entsprechende Bremsstromsollwert verkleinert. Erst wenn die richtige Verzögerung des
betreffenden Rades erreicht ist, hört die Begrenzung des Bremsstromes auf.
Blockiert nur ein Rad, so wird der Verzögerungssollwert praktisch nicht reduziert. Erst wenn bei
einem zweiten Rad die Verzögerungsbegrenzung eingreift, wird der Verzögerungssollwert redu
ziert. Die Reduzierung vergrößert sich, wenn das dritte Rad auch noch blockiert. Beim Blockieren
aller vier Räder wird der Verzögerungssollwert gegen Null gefahren.
Die Elektronik merkt sich Eingriffe in den Stromregelkreis und reduziert mit der Häufigkeit der
Eingriffe die Beschleunigung und die Verzögerung. Die Elektronik reagiert auf den Straßenzustand.
Zu hohe Temperatur des Motors und zu große I2.R -Werte verkleinern den Beschleunigungssoll
wert und den maximalen Stromsollwert. Dies gilt nur beim Antreiben und nicht beim Bremsen.
Jeder Motor hat seinen eigenen Stromregelkreis. Da der Strom annähernd proportional zum Dreh
moment des Motors ist, kann man auch von einem Momentenregelkreis sprechen.
Für den Stromregelkreis wird als Stellgröße die Höhe der Effektivspannung des Drehstromes
genommen. Der Stromregelkreis hat keinen Einfluß auf die Frequenz.
Der Stromsollwert kommt über eine Begrenzerschaltung vom zentralen Drehzahlregler.
Die zentrale Einheit berechnet außerdem einen Beschleunigungs- (+) oder einen Verzögerungssoll
wert (-), passend zum Fahrwunsch.
Wenn die Begrenzung nicht wirkt, geht der Stromsollwert SWStrom als SWI auf den Summations
punkt des Stromregelkreises. Hier wird vom SWI der Istwert Strom IWI abgezogen. Die Regel
differenz xdI geht auf den Stromregler.
Der Stromregler ist als PI-Regler ausgeführt und kann somit Regelabweichungen komplett aus
regeln. Er ermittelt die Stellgröße Y für die Impulssteuerung.
Mit positivem Y wird ein vorauseilendes Statorfeld erzeugt (es wird angetrieben) und mit negati
vem Y wird ein nacheilendes Statorfeld erzeugt (es wird gebremst).
Die absolute Größe von Y bestimmt die Pulsbreite für die Ansteuerimpulse der Schaltglieder. Der
Effektivwert der Drehstromspannung kann durch die Impulsbreite gesteuert größer werden. Ist der
Istwert des Stromes zu klein, dann wird die Pulsbreite so verstellt, daß der Mittelwert des Stromes
größer wird. Die Differenz zwischen Sollwert und Istwert des Stromes wird kleiner und geht gegen
Null.
Je Motor wird der Sollwert der Beschleunigung oder der Verzögerung verglichen mit dem errech
neten Istwert der Beschleunigung oder Verzögerung. Wird die Beschleunigung oder die Verzöge
rung eines einzelnen Rades zu groß, so wird über die Begrenzerschaltung der Stromsollwert des
betreffenden Antriebes reduziert. Der Strom wird so zurück geregelt, daß das Durchrutschen beim
Beschleunigen oder das Blockieren beim Verzögern aufhört.
Da diese Art der Regelung praktisch ruckfrei arbeitet, erreicht man höhere Bremswirkung als bei
herkömmlichem ABS und größere Beschleunigung als bei herkömmlichem ASR oder Allradantrie
ben. Die Sicherheit wird durch schnelleres Bremsen größer.
Wie bei allen Frequenzumrichtern für Drehstrom-Asynchronmotore arbeiten 6 elektronische
Schaltglieder pulsbreitenmoduliert. Sie bilden als Mittelwert drei sinusförmige Spannungen, die
um 120° versetzt sind.
Die Frequenz dieser drei sinusförmigen Spannungen wird bei gewünschtem positivem Drehmoment
Δf größer als die Drehzahl des Rotors und bei negativem Drehmoment Δf kleiner als die Drehzahl
des Rotors. Δf hat ungefähr den Wert 5 Hz.
Durch diese 5 Hz Differenzfrequenz der Magnetfelddrehzahl (Stator) zur Drehzahl des Rotors
erhalten wir das größtmögliche Drehmoment bei gleichem Strom und dadurch einen sehr guten
Wirkungsgrad.
Das Drehfeld hat beim Antreiben und beim Bremsen die gleiche Richtung. Nur beim Bremsen auf
Drehzahl Null kehrt das Drehfeld, wenn die Drehzahl unter 5 Hz sinkt.
Im Bild 2 ist zu erkennen, daß die Umrichtersollfrequenz fSoll aus der Rotorfrequenz fRotor und einer
additiven Zusatzfrequenz Δf von ca. 5 Hz gebildet wird. Solange das Stellglied von einer positiven
Spannung Y angesteuert wird, ist ein positives Drehmoment verlangt und zur Istfrequenz des Rotors
wird ca. 5 Hz addiert.
Wird Y negativ, so wird ein negatives Drehmoment verlangt und die 5 Hz werden subtrahiert.
Wird bei negativem Drehmoment die Rotorfrequenz kleiner als 5 Hz, kommt nach dem Summa
tionspunkt eine negative Umrichtersollfrequenz fSoll heraus. Dies ist das Signal für den Impuls
erzeuger, das Drehfeld in die negative Richtung zu schalten.
Ist beim Bremsen die Geschwindigkeit Null geworden, wird die Feststellbremse aktiviert. Erst mit
Betätigen des Gaspedales löst sich die Feststellbremse wieder.
Beim Rückwärtsfahren hat das Drehfeld auch die andere Richtung. Bremst man die Rückwärts
drehzahl unter 5 Hz, so dreht auch hier das Drehfeld, aber in positive Richtung.
Wird beim Bremsen bei Rückwärtsfahrt die Drehzahl Null erreicht, so wird auch hier die Feststell
bremse aktiviert.
Claims (20)
1. Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahr
zeuges für Antrieb und Bremsung,
dadurch gekennzeichnet,
daß Elektromotore Bremsen und Antreiben bewirken und eine dazu gehörige
Regelung die Funktionen Antriebsregelung, Fahrdynamikregelung, Antischlupf
regelung, Antiblockiersystem, Fahrstabilisierung und Allradantrieb durchführt.
2. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erreichung eines genügend hohen Drehmomentes beim Bremsen ein
Planetengetriebe die Drehzahl des Antriebsmotores zur Radnabe verringert.
3. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2
dadurch gekennzeichnet,
daß als Antriebsmotore Scheibenläufermotore eingesetzt werden, die wie Dreh
stromasynchronmotore oder Wechselstrommotore arbeiten.
4. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
daß Läufer- und Statorblechpakete der Scheibenläufermotore für einen besseren
Magnetfluß wie bei einem Ringbandkern gewickelt sind.
5. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibenläufermotore durch geeignete mechanische Maßnahmen für
Höchstdrehzahlen über 6000 U/min hergestellt werden damit bei einer höheren
Übersetzung des Planetengetriebes mit weniger Motordrehmoment gearbeitet
werden kann.
6. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Feststellbremse auf die Läuferscheibe der Einzelmotore wirkt, die
normalerweise nur bei Drehzahl Null aktiv wird.
7. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feststellbremse in Notsituationen auch bei bewegtem Fahrzeug wirkt.
8. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Antriebsregelung aller Motore aus Bremspedalbetätigung und
Gaspedalbetätigung nur ein einziger Beschleunigungssollwert gebildet wird.
Das Betätigen des Gaspedales bewirkt einen positiven Beschleunigungssollwert
und das Betätigen des Bremspedales bewirkt einen negativen Beschleunigungs
sollwert.
9. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beschleunigungssollwert proportional zur Betätigungsgeschwindigkeit
des Gaspedales ist.
10. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 9
dadurch gekennzeichnet,
daß schnelles Zurücknehmen des Gaspedales schon einen großen Verzögerungs
sollwert bewirkt und dadurch den Bremsweg verkürzt.
Langsames Zurücknehmen des Gaspedales bewirkt nur einen kleinen Verzöge
rungssollwert.
11. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 10
dadurch gekennzeichnet,
daß bei starker Erwärmung der Motore der Beschleunigungssollwert reduziert
wird.
12. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 11
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungstiefe des Gapedales im Beharrungszustand ein Maß für die
Motorleistung ist.
13. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 12
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungstiefe des Bremspedales im Beharrungszustand ein Maß für
die Bremsleistung ist.
14. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 13
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwert der Drehzahl gemeinsam für alle Motore durch Integration des
Beschleunigungssollwertes gebildet wird.
15. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 14
dadurch gekennzeichnet,
daß ein gemeinsamer Drehzahlregler einen Drehmomentsollwert für alle Motore
mit ihren Stromregelkreisen bildet.
16. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 15
dadurch gekennzeichnet,
daß der Istwert der Beschleunigung (Verzögerung) für jedes einzelne Rad ermit telt wird und mit dem gemeinsamen Sollwert der Beschleunigung (Verzögerung) für alle Antriebe verglichen wird.
Wird beim Einzelrad die Beschleunigung oder die Verzögerung überschritten, so wird für den betreffenden Stromregelkreis der Stromsollwert stufenlos reduziert und man erreicht damit die Funktion von Antiblockiersystemen, Antischlupfrege lungen und Allradantrieben.
daß der Istwert der Beschleunigung (Verzögerung) für jedes einzelne Rad ermit telt wird und mit dem gemeinsamen Sollwert der Beschleunigung (Verzögerung) für alle Antriebe verglichen wird.
Wird beim Einzelrad die Beschleunigung oder die Verzögerung überschritten, so wird für den betreffenden Stromregelkreis der Stromsollwert stufenlos reduziert und man erreicht damit die Funktion von Antiblockiersystemen, Antischlupfrege lungen und Allradantrieben.
17. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 16
dadurch gekennzeichnet,
daß, wenn bei einem oder mehreren Antriebsrädern die Sollbeschleunigung über
schritten wurde, der Gesamtbeschleunigungssollwert entsprechend verkleinert
wird. Die Verkleinerung wird stärker wirksam mit der Anzahl der Antriebsräder,
bei denen die Beschleunigung zu groß wird.
18. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 17
dadurch gekennzeichnet,
daß bei starker Erwärmung eines Motors der Stromsollwert dieses Motors
begrenzt wird.
19. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 18
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stromsollwert für die einzelnen Motore so beeinflußt wird, daß Gieren
verhindert wird und die Fahrstabilität verbessert wird.
20. Fahrzeugantriebsvorrichtung nach Anspruch 8 bis 19
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Betätigung des Schalters "Geschwindigkeit halten", der momentane
Istwert der Geschwindigkeit als Sollwert der Geschwindigkeit fest gespeichert
wird. Der Beschleunigungssollwert wird auf Null gesetzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10054368A DE10054368A1 (de) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahrzeuges für Antrieb und Bremsung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10054368A DE10054368A1 (de) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahrzeuges für Antrieb und Bremsung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10054368A1 true DE10054368A1 (de) | 2002-05-16 |
Family
ID=7661944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10054368A Ceased DE10054368A1 (de) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahrzeuges für Antrieb und Bremsung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10054368A1 (de) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007107576A1 (fr) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Système de freinage électrique d'un véhicule routier, à contrôle totalement électrique |
WO2007107570A1 (fr) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Liaison au sol pour véhicule. |
WO2007136418A2 (en) * | 2005-11-30 | 2007-11-29 | Goodrich Corporation | Electromechanical braking system with electrical energy back-up and regenerative energy management |
EP1982886A3 (de) * | 2007-04-16 | 2010-03-03 | Liebherr-Werk Biberach GmbH | Lastkraftwagen |
DE102008044786A1 (de) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Scheibenbremse mit integrierten Antriebs- und Energierückgewinnungskomponenten |
CN101405163B (zh) * | 2006-03-23 | 2011-09-07 | 米其林研究和技术股份公司 | 用于公路车辆的全电控电气制动*** |
DE102011119207A1 (de) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Audi Ag | Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Anordnung von wenigstens zwei Elektromaschinen und Kraftfahrzeug |
DE102012207534A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, Transportmaschine und zugehöriges Verfahren |
DE102012018327A1 (de) * | 2012-09-15 | 2014-03-20 | Audi Ag | Verfahren zur Steuerung des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug |
DE102016213656A1 (de) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines elektrischen Antriebs |
DE102017221108A1 (de) * | 2017-11-24 | 2019-05-29 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Integrierte Antriebseinheit mit elektrischem Antrieb und mechanischer Bremse |
EP3844040B1 (de) * | 2018-08-30 | 2022-09-07 | Audi Ag | Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs sowie entsprechendes kraftfahrzeug |
-
2000
- 2000-10-30 DE DE10054368A patent/DE10054368A1/de not_active Ceased
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007136418A2 (en) * | 2005-11-30 | 2007-11-29 | Goodrich Corporation | Electromechanical braking system with electrical energy back-up and regenerative energy management |
WO2007136418A3 (en) * | 2005-11-30 | 2008-01-24 | Goodrich Corp | Electromechanical braking system with electrical energy back-up and regenerative energy management |
US8037957B2 (en) | 2006-03-23 | 2011-10-18 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Ground interface for a vehicle |
WO2007107570A1 (fr) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Liaison au sol pour véhicule. |
FR2898833A1 (fr) * | 2006-03-23 | 2007-09-28 | Conception & Dev Michelin Sa | Liaison au sol pour vehicule |
WO2007107576A1 (fr) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Système de freinage électrique d'un véhicule routier, à contrôle totalement électrique |
CN101410266B (zh) * | 2006-03-23 | 2013-05-15 | 米其林研究和技术股份公司 | 用于车辆的接地结构 |
US8246120B2 (en) | 2006-03-23 | 2012-08-21 | Michelin Recherche Et Technique S.A. | Fully electrically controlled electrical braking system for a road vehicle |
CN101405163B (zh) * | 2006-03-23 | 2011-09-07 | 米其林研究和技术股份公司 | 用于公路车辆的全电控电气制动*** |
EP1982886A3 (de) * | 2007-04-16 | 2010-03-03 | Liebherr-Werk Biberach GmbH | Lastkraftwagen |
US7942228B2 (en) | 2007-04-16 | 2011-05-17 | Liebherr-Werk Biberach Gmbh | Truck with improved control |
DE102008044786A1 (de) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Scheibenbremse mit integrierten Antriebs- und Energierückgewinnungskomponenten |
DE102011119207A1 (de) * | 2011-11-23 | 2013-05-23 | Audi Ag | Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Anordnung von wenigstens zwei Elektromaschinen und Kraftfahrzeug |
US9007008B2 (en) | 2011-11-23 | 2015-04-14 | Audi Ag | Method for controlling the operation of an arrangement of at least two electric machines, and motor vehicle |
DE102012207534A1 (de) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, Transportmaschine und zugehöriges Verfahren |
DE102012018327A1 (de) * | 2012-09-15 | 2014-03-20 | Audi Ag | Verfahren zur Steuerung des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug |
DE102012018327B4 (de) * | 2012-09-15 | 2017-08-24 | Audi Ag | Verfahren zur Steuerung des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug |
DE102016213656A1 (de) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines elektrischen Antriebs |
DE102016213656B4 (de) | 2016-07-26 | 2023-12-07 | Vitesco Technologies GmbH | Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl eines elektrischen Antriebs |
DE102017221108A1 (de) * | 2017-11-24 | 2019-05-29 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Integrierte Antriebseinheit mit elektrischem Antrieb und mechanischer Bremse |
US11207970B2 (en) | 2017-11-24 | 2021-12-28 | Knorr-Bremse Systeme Fuer Nutzfahrzeuge Gmbh | Integrated drive unit having an electric drive and a mechanical brake |
EP3844040B1 (de) * | 2018-08-30 | 2022-09-07 | Audi Ag | Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs sowie entsprechendes kraftfahrzeug |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3811373B2 (ja) | 可変電流制限制御装置および車輌電気駆動システム | |
EP1497151B1 (de) | Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeuges | |
DE102008039915B4 (de) | Steuervorrichtung für den automatischen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs und Fahrzeugsteuerungssystem | |
EP0846590B1 (de) | Verfahren zur Regelung des Schleppmomentes in einem dieselelektrischen Antriebssystem und Antriebssystem | |
DE112011104778B4 (de) | Steuervorrichtung für Hybridfahrzeug | |
DE10054368A1 (de) | Elektronisch geregelte Elektroantriebe in den Radnaben eines Kraftfahrzeuges für Antrieb und Bremsung | |
EP4375540A1 (de) | Triebstrang für pumpen, energieerzeugungsanlagen oder dergleichen und verfahren zum anfahren eines solchen triebstranges | |
DE19909424A1 (de) | Hybridgetriebe für Fahrzeuge | |
DE19530676A1 (de) | Elektrofahrzeug mit Traktionssteuerung | |
DE3737899A1 (de) | Vorrichtung zur automatischen betaetigung einer reibungskupplung | |
DE2251220A1 (de) | Drehzahlveraenderlicher elektrischer antrieb | |
WO2016120472A1 (de) | Elektroantriebsanordnung | |
WO2000020242A2 (de) | Kraftfahrzeug | |
DE19921918C2 (de) | Parksperre für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb und elektrischer Antrieb für ein Fahrzeug | |
DE2337452A1 (de) | Fahrzeug mit einem antriebsaggregat | |
DE3820408A1 (de) | Steuersystem fuer ein automatikgetriebe eines kraftfahrzeuges mit antiblockiersystem | |
DE102019216525A1 (de) | Elektrisches fahrzeug | |
DE102014201355B4 (de) | Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug | |
WO1993004888A1 (de) | Vorrichtung zur einhaltung einer vorgewählten fahrtrichtung eines fahrzeuges, insbesondere elektroautos, an steigungen | |
DE2237963B2 (de) | Antriebssystem fuer ein batteriegespeistes landfahrzeug | |
WO2004028845A1 (de) | Verfahren, vorrichtung und deren verwendung zum betrieb eines kraftfahrzeuges | |
WO1995001522A2 (de) | Antriebskonzeption mit hilfe eines stufenlosen getriebes | |
DE102015202571A1 (de) | Hybridfahrzeug und betriebsverfahren | |
DE202018103172U1 (de) | Motoranordnung | |
DE102020001795B3 (de) | Elektromotorischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
8131 | Rejection |