DE2801053A1 - Regelvorrichtung fuer die bordseitige elektrische energiequelle eines hybrid- elektrofahrzeugs - Google Patents
Regelvorrichtung fuer die bordseitige elektrische energiequelle eines hybrid- elektrofahrzeugsInfo
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Description
Regelvorrichtung für die bordseitige elektrische Energiequelle eines Hybrid-Elektrofahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung der bordseitigen elektrischen Energiequelle eines Hybrid-Elektrofahrzeugs,
das zumindest einen Elektromotor zum Antrieb der Antriebsräder des Fahrzeugs, der von der Energiequelle versorgt
ist, und eine Stromerzeugergruppe besitzt, die von einem Wärmemotor gebildet ist, dem ein Stromgenerator zugeordnet
ist, der die elektrische Energiequelle versorgt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung der genannten Art anzugeben, die einen Erfassungskreis des Ladezustands
der elektrischen Energiequelle und eine Lauf- und Stopp-Vorrichtung des Wärmemotors der Stromerzeugergruppe
besitzt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß weiter ein Steuerkreis der Erregungswicklung des Generators der Stromerzeugergruppe
vorgesehen ist, abhängig vom Ladezustand der Quelle, und daß die Lauf- und Stopp-Vorrichtung des Wärmemotors der Stromerzeugergruppe
durch eine Logikschaltung gebildet ist, die von dem Bestimmungskreis des Ladezustands der elektrischen Energiequelle
gesteuert oder geführt ist.
Die Erfindung gibt also eine Regelvorrichtung der elektrischen
Energiequelle an Bord eines Hybrid-Elektrofahrzeugs an, das zumindest einen elektrischen Antriebsmotor der Antriebsräder
des Fahrzeugs, der von der Energiequelle versorgt isty und eine Stromerzeugergruppe aufweist, die durch einen Wärmemotor
gebildet ist, dem ein Stromgenerator zugeordnet ist, der die elektrische Energiequelle versorgt, und die sich auszeichnet
durch einen Bestimmungskreis des Ladezustands der elektrischen
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Energiequelle, einen Steuerkreis der Erregungswicklung des
Generators der Stromerzeugergruppe abhängig vom Ladezustand der Energiequelle und eine Logikschaltung für den Laufzustand
und den Stoppzustand des Wärmemotors der Stromerzeugergruppe, die von dem Bestimmungskreis des Ladezustands der elektrischen
Energiequelle gesteuert oder geführt ist.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten
AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung;
Fig. 2 ausführlich einen elektrischen Schaltplan der
Erregungsschaltung des Wechselstromgenerators der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. J5 ein elektrisches Schaltbild des Regelkreises der
Erregungsschaltung gemäß Fig. 2j
Fig.4 eine Logikschaltung zur Erfassung des Zustande der
Batterie der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 5 Signalverläufe an bestimmten Punkten der Schaltung
gemäß Fig. 4;
Fig. 6 ein AusfUhrungsbeispiel der Steuerlogik des Anlassers
der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 7 Signa!verlaufe an bestimmten Punkten der Schaltung
gemäß Fig. 6;
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Stopp-Logikschaltung des Wärmemotors j
Fig. 9 Signalverlaufe an bestimmten Punkten der Schaltung
gemäß Fig. 8.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Regelvorrichtung der elektrischen Energiequelle eines Hybrid-Elektrofahrzeugs,
dessen Antriebsräder 1 durch einen Elektro-Fahrmotors
2 getrieben sind, der von einer Batterie versorgt ist, deren Ladung durch einen Wechselstromgenerator 4 sichergestellt
wird, der von einem thermischen oder Wärmemotor 5 getrieben ist, wobei der Wechselstromgenerator 4 mit der
Batterie 3> über eine Gleichrichteranordnung 6 verbunden ist.
Der Elektromotor 2 ist mit der Batterie 3 über eine
Regel- oder Steuerschaltung 7 verbunden, auf die der Betreiber mittels eines Beschleunigungs- oder Gaspedals 8 und eines
Bremspedals 9 einwirken kann.
Der Wechselstromgenerator 4 enthält eine Erregungswicklung 10, die von einer Erregungsschaltung 11 gesteuert ist, die
mit den Klemmen der Batterie 3 verbunden ist und die ihrerseits durch eine Schaltung 12 zur Bestimmung des Zustande der
Batterie 3 gesteuert ist.
Schließlich ist dem Wärmemotor 5 ein Anlasser IjJ zugeordnet,
der von einer getrennten Batterie versorgt ist, an der er in Reihe geschaltet ist mit einem Kontakt 15, der von einer
Relaisspule 16 gesteuert wird, die mit einer Logikschaltung 17 für den Stopp-Betrieb und den Lauf-Betrieb des Wärmemotors 5
verbunden ist.
Die in Fig.2 dargestellte Schaltung ist die Erregungsschaltung 11 des Wechselstromgenerators 4.
Die Erregungswicklung 10 des Wechselstromgenerators 4 ist in Reihe mit einem Thyristor 18 an die Klemmen der Batterie J5
gesohaltet, wobei die Kathode des Thyristors 18 mit der negativen
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Klemme der Batterie 3 verbunden ist.
Die Anode des Thyristors 18 ist abzweigend zum gemeinsamen
Verbindungspunkt einer Diode I9 und eines Kondensators 20
geschaltet, die in Reihe an die Klemmen der Batterie 3 angeschlossen sind.
Der Thyristor 18, die Diode I9 und der Kondensator 20
bilden einen Wechselrichter.
Parallel zur Diode 19 und zum Kondensator 20 ist ein Thyristor 21 für thermischen Schutz geschaltet, während an den
Klemmen des Kondensators 20 ein Spannungsteiler 22 geschaltet ist, dessen Mittelanschluß mit einem Ausgang 23 für Sicherheit der
Ladung verbunden ist.
Die Schaltung ist durch eine Sicherung 24 vervollständigt, die mit der ErregungswickluiE 10 reihengeschaltet ist.
Die in Fig. 3 dargestellte Regel- oder Steuerschaltung weist im wesentlichen einen Spannungsteiler 26 auf, der einerseits
mit der Plus-Klemme der Batterie 3 und andererseits mit einer negativen Spannungsquelle von beispielsweise -I5 V verbunden ist.
Dieser Spannungsteiler 26 enthält ein Potentiometer 27, dessen Schiebekontakt mit einem Eingang eines Differenzverstärkers
28 verbunden ist, der auch duxch den Leiter 29 mit einer Steuerschaltung zur Unterbrechung der Erregung (nicht dargestellt)
verbunden ist.
Der andere Eingang des Verstlrkers 28 ist mit Masse Über
einen Widerstand 30 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 28
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ist mit der Basis eines PNP-Transistors 31 verbunden, die
mit einer positiven Spannungsquelle von beispielsweise +5 V über eine Diode 32 verbunden ist.
Der Emitter des Transistors 31 ist mit einer positiven
Spannungsquelle von beispielsweise +15V verbunden über einen
Widerstand 32a, während sein Kollektor mit einer negativen Spannungsquelle über einen Kondensator 33 verbunden ist.
Der Kollektor des Transistors 31 ist auch mit einer Steuerelektrode
eines Uniuonction-TransistorE34 verbunden, der
im übrigen zwischen einer positiven Spannungsquelle und einer gleichartigen negativen Spannungsquelle über Widerstände 35*
36 bzw. 37 geschaltet ist.
An den Klemmen des Widerstandes 37 sind in Reihe ein Widerstand 38 und die Primärwicklung 39 eines Transformators 40
geschaltet, dessen Sekundärwicklung 41 an die Steuerelektrode des Thyristors 18 der Schaltung gemäß Fig.2 angeschlossen ist.
In Fig.4 ist schematisch ein Logikschaltbild der Schaltung
zur Bestimmung des Zustande der Batterie 3, wie in Fig.l dargestellt, wiedergegeben.
Die Schaltung enthält im wesentlichen zwei Spannungsteiler 42, 43, die parallel an die Plus-Klemme der Batterie 3
angeschlossen sind.
Jeder Spannungsteiler 42, 43 enthält ein Potentiometer
bzw. 45, dessen Schleifkontakt mit dem Eingang eines entsprechenden
Vergleichers 46 bzw. 47 verbunden ist.Jber erste Vergleicher
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- .11 -
ist vorgesehen zur Bestimmung des niedrigen Pegels der Spannung der Batterie 3, während der zweite Vergleicher 47 vorgesehen
ist zur Bestimmung des oberen Pegels ausgehend von einer stabilen Referenzspannung U f, die an des zur Batterie 3
entgegengesetzten Klemmen der beiden Spannungsteiler 42, 43
angelegt ist. ·
Die anderen Eingänge der Vergleicher 46 und 47 sind mit
Masse verbunden über entsprechende Widerstände 48 bzw. 49.
Der Ausgang des ersten Vergleichers 46 ist mit einem Speicher
verbunden, der beim dargestellten AusfUhrungsbeispiel durch
ein NICHT-Glied oder einen Inverter 5I, ein NAND-Glied 52
mit zwei Eingängen, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Inverters 5I verbunden ist, ein NAND-Glied 53 mit drei Eingängen,
dessen einer Eingang mit dem Ausgang des NAND-Glieds 52 verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Eingang eines weiteren Inverters
54 verbunden ist, gebildet.
Der Ausgang des NAND-Glieds 53 ist außerdem zum Eingang des
ersteren NAND-Glieds 52 rückgeführt, der nicht mit dem
Inverter 5I verbunden ist.
Das zweite NAND-Glied 53 besitzt weiter einen Eingang, der mit der positiven Klemme der Batterie 3 verbunden ist,sowie
einen Eingang, der mit dem Ausgang einer Summierschaltung 55 verbunden ist, die durch einen Inverter 56 gebildet ist, der
mit dem Ausgang des zweiten Vergleichers 47 verbunden ist,sowie
durch ein NAND-Glied 57, das zwischen dem Inverter 56 und dem zweiten NAND-Glied 53 des Speichers 50 geschaltet ist.
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Der Ausgang des zweiten Vergleichers 47 ist außerdem über
eine Reihenschaltung eines Kondensators 58 und einer Diode mit dem Eingang eines monostabilen Kippglieds 60 verbunden,
dessen Ausgang Über einen Inverter 61 mit einem anderen Eingang des NAND-Glieds 57 der Summierschaltung 55 verbunden ist.
Der Ausgang des Inverters 54 des Speichers 50 bildet den
Ausgang des Zustands der Batterie 3* die dazu bestimmt ist,
mit der Schaltung I7 der Vorrichtung gemäß Pig. I verbunden
zu werden.
Er ist an die Basis eines Transistors 62 angelegt, dessen Kollektor mit dem Leiter 29 des Verstärkers 28 der Schaltung
gemäß Fig. 3 verbunden ist.
Die Schaltung gemäß Fig. 6 besitzt einen Zeit- oder Takteingang 63, einen Eingang 64 des Zustands der Batterie, einen
Ein gang 25 der Spannung des Wechselstromgenerators 4 und einen Eingang 66 der Temperatur des Wechselstromgenerators 4.
Der Zeit- oder Takteingang 63 ist mit einem Eingang eines
NAND-Glieds 67 mit drei Eingängen verbunden, dessen einer anderer Eingang mit dem Eingang 64 des Zustands der Batterie
und dessen Ausgang mit dem Eingang einer monostabilen Kippschaltung 68 über die Reihenschaltung eines Kondensators 69
und einer Diode 70 verbunden ist.
Der Ausgang des monostabilen Kippglieds 68 ist mit einem Eingang eines NAND-Glieds 7I mit vier Eingängen verbunden, dessen
drei andere Eingänge durch die Eingänge 64, 65. und 66 der Schaltung gebildet sind.
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Der Ausgang des monostabilen Kippglieds 68 ist außerdem mit dem Eingang eines monostabilen Kippglieds 72 über einen
Kondensator 73 und eine Diode 74 und direkt mit dem Eingang
eines Inverters 75 verbunden. Der Ausgang des monostabilen
Kippglieds 72 ist mit einem Eingang eines NAND-Glieds 76 über einen Inverter 77 verbunden, während der Ausgang des
Inverters 75 direkt mit dem anderen Eingang des NAND-Glieds verbunden ist.
Der Ausgang des NAND-Glieds 76 ist mit dem dritten Eingang
des NAND-Glieds 67 verbunden über einen Inverter 78.
Der Ausgang des NAND-Glieds 71 mir vier Eingängen ist mit der
Basis eines Transistors 79 über einen Inverter 80 verbunden.
Der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 79 ist in Reihe mit einer Spule 8l eines Relais 82 zur Steuerung des
Anlassers 13 des Wärmemotors 5 geschaltet (Fig. 1).
Die Schaltung der Fig. 8 zeigt die Steuerschaltung für öen
Stopp-Betrieb oder das Anhalten des Wärmemotors 5 abhängig vom Ladezustand der Batterie 3.
Diese Schaltung enthält im wesentlichen einen Eingang,der
mit dem Austritt der Schaltung 12 zur Bestimmung des Zus tands der Batterie 3 gemäß Fig. 1 verbunden ist oder auch mit dem
Ausgang der Schaltung gemäß Fig. 4 verbunden ist, die ein AusfUhrungsbeispiel
der Schaltung 12 gemäß Fig. 1 ist.
Der Eingang der Schaltung gemäß Fig. 8 ist mit einem Eingang eines monostabilen Kippglieds 83 verbunden Über eine Reihen-
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schaltung eines Kondensators 84 und einer Diode 85. Der Ausgang des monostabilen Kippglieds 83 ist über einen Inverter
46 mit einen Eingang eines NAND-Gliees 87 mit zwei
Eingängen verbunden. Der andere Eingang des NAND-Glieds 87 ist mir dem Eingang der Schaltung über einen Inverter 88
verbunden, während dessen Ausgang mit der Basis eines Transistors 89 verbunden ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke
an die Klemmen einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, in Reihe mit; einer Spule 90 eines Relais 9I zur
Steuerung des Anhaltens des Wärmemotors 5 (Fig. 1).
Der Eingang der Schaltung ist in analoger Weise über
den Kondensator 84 und eine Diode 92 mit dem Eingang eines zweiten monostabilen Kippglieds 93 verbunden, dessen Auslöseschwelle
kleiner als die des monstabilen Kippglieds 83 ist.
Der Ausgang des monostabilen Kippglieds 93 ist mit einem
Eingang eines NAND-Glieds 94 mit zwei Eingängen verbunden,
dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Inverters 88 verbunden ist und dessen Ausgang über einen Inverter 95
mit der Basis eines Transistors 96 verbunden ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke
in Reihe mit einer Spule 97 eines Beiais zur Steuerung der Verlangsamung oder Abbremsung des Wärmemotors
5 verbunden ist.
Beide Relais 9I und 98 sind in den Kreis der Batterie 14 des
Wärmemotors 5 eingesetzt.
Die erläuterte Vorrichtung arbeitet auf die im folgenden beschriebenen Weise.
Es handelt sich darum, die Batterie 3 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Zustand zu bewahren zum Abgeben der
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Leistung für höchsten Vortrieb des Motors 2.
Diese maximale oder Scheitelleistung muß abgegeben werden können, wenn der Zustand der Batterie sich zwischen einem
oberen . oder hohen Pegel entsprechend 20 # Entladung und einem niederen oder unteren Pegel entsprechend 80 % Entladung
befindet.
Es ist daher notwendig, eine ständige Überwachung der Spannung der Batterie J5 sicherzustellen, um das Anlassen der
Stromerzeugergruppe anzusteuern, die durch den Wärmemotor 5, den Wechselstromgenerator 4 und die Gleichrichterschaltung 6
gebildet 1st, wenn die Batterie J5 den genannten niederen Pegel erreicht.
Die Leistung oder die Abgabe des Wechselstromgenerators ist abhängig von der Klemmenspannung der Batterie, die dazu
dient, die Regelung der Erregung des Wechselstromgenerators in einer Weise zu führen oder zu steuern, die anhand der
Fig. 2 und 3 erläutert wird.
Der Thyristor 18 regelt oder führt den Strom in der
Erregungswicklung 10 des Wechselstromgenerators 4. Zu diesem Zweck ist er durch die Schaltung 12 zur Bestimmung des Zustands
der Batterie 3 gemäß Fig. 1 angesteuert.
Wenn die Temperatur des Wechselstromgenerators 4 zu hoch ist, wird der Thyristor 21 angesteuert und läßt die Sicherung 24
schmelzen, wodurch die Versorgungsschaltung der Wicklung 10 geöffnet oder aufgetrennt wird.
Die Regelung oder Steuerung der Erregung des Wechselstromgenerators
4 wird im folgenden anhand der Fig. 3 erläutert.
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Zu einem ersten Zeitpunkt lädt der Wechselstromgenerator 4 die Batterie 3 bei konstanter Erregung auf und folgt seiner
äußeren Kennlinie, wobei die Stromerzeugergruppe mit konstanter Drehzahl dreht.
Die Basis des Transistors 31 der Schaltung gemäß Fig. 3 ist
gesperrt mit einer positiven Spannung, die an ihn über die Diode 32 angelegt ist. Der Kon densator 33 lädt sich auf und
entlädt sich mit konstantem Rhythmus in den Unijunction-Transistor 34, der die Ansteuerung des Transistors 18 (Fig. 2) über den
Transformator 40 sicherstellt und damit folglich die Versorgung der Erregungswicklung 10 des Wechselstromgenerators 4.
Der Erregungsstrom ist daher konstant.
Bei sich aufladender Batterie 3 steigt die Spannung Ug an.
Der Verstärker 28 verstärkt die Abweichung zwischen der Batteriespannung und der Konstantspannung, die an den verschiedenen
Klemmen des Spannungsteilers 26 angelegt sind.
Die Spannung an der Basis des Transistors 31 nimmt derart
zu, daß der Kollektorstrom des Transistors 31 abnimmt und daß der Kondensator 33 sich langsamer auflädt.. Folglich niwnt die
Kippfrequenz in gleicher Weise ab, wie die Leitzustandsintervalle des Thyristors 18.
Daraus ergibt sich eine Verringerung der Erregung des Wechselstromgenerators 4 derart, daß der Ladestrom der
Batterie abnimmt und Null werden kann, wenn die Batteriespannung ausreichend wird.
Der Maximalwert des so eingestellten oder gesteuerten Erregungsstroms
ist derart, daß der Wärmemotor 5 niemals im Über-
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ladungs- bzw. Überlastungszustand ist.
Die Schaltung 12 zur Bestimmung des Zustande der Batterie muß eine Information über den Zustand der Batterie 3 einerseits
an die Schaltung 11 zur Erregung des Wechselstromgenerators und andererseits an die Logikschaltung 17 für den Lauf und das
Anhalten des Wärmemotors 5 der Stromerzeugergruppe zuführen.
Diese Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt und deren Arbeitsweise wird im folgenden anhand der Fig. 4 und 5 erläutert.
Die beiden Vergleicher 46 und 47 erfassen den unteren
Pegel bzw. den oberen Pegel der Spannung U_ der Batterie 3 aus-
SD
gehend von einer stabilen Referenzspannung Urei··
Wenn die Batteriespannung kleiner als der durch den Spannungsteiler 42 gegebene untere Pegel ist, gibt der Vergleicher
46 ausgangsseitig eine positive Spannung ab, die den Speicher 5P derart durchsetzt, daß an dessen Ausgang ein
Logiksignal E=I auftritt, das anzeigt, daß Grund dafUr
besteht die Batterie 3 wieder aufzuladen.
Dieses Signal wird der Lauf-Stopp-Schaltung 17 zugeführt,
deren . Arbeitsweise im folgenden erläutert wird.
Mit zunehmendem Ladepegel der Batterie 3 steigt die Spannung U5 und der Vergleicher 46 gibt eine negative Spannung
ab, die keinen Einfluß auf den Zustand E ausübt, da der Speicher die erste Information bewahrt.
Wenn der der nahezu vollständig geladenen Batterie entsprechende obere Pegel erreicht ist, gibt der Vergleicher 47
eine negative Spannung ab. Das monostabile Kippglied 6O speichert
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die Information während einiger Sekunden und die Summierschaltung 55 läßt die Information nur durchtreten, wenn
der Vergleicher 47 den Zustand nicht geändert hat während
des Verstreichens dieser Zeit zur Speicherung der Information durch das monostabile Kippglied 60 (Fig. 5).
Eine derartige Arbeitsweise ist notwendig, damit während einer wiedergewinnenden Bremsung, die die Spannung der
Batterie ansteigen läßt, das Anhalten der Stromerzeuger-?.«
gruppe nicht ausgelöst oder angesteuert wird.
Wenn die Summierschaltung 55 die Information bezüglich des
Erreichens des oberen Pegels durch die Batterie hindurchtreten läßt, ändert der Speicher 50 den Zustand derart, daß ein
Logikzustand E = O an dessen Ausgang auftritt und das Anhalten der Stromerzeugungsgruppe mittels der in Fig. 8 dargestellten
Schaltung auslöst.
Die Logikschaltuig zur Steuerung des Anlassers 13 der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 6 dargestellt.
Damit der Anlasser 13 betätigt werden kann, müssen drei Bedingungen erfüllt sein.
Die Spannung des Wechselstromgenerators 4 muß Null betragen, was anzeigt, daß die Stromerzeugergruppe sich nicht dreht.
Die Temperatur des Wechselstromgenerators 4 muß kleiner sein als ein für die Maschine gefährlicher Wert.
Der Zustand der Batterie 3 muß so sein, daß die Batterie
geladen werden muß. Dieser Zustand zeigt sich durch den Zustand E = 1 am Ausgang der Schaltung gemäß Fig. 4.
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Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig.6 ist durch
das Diagramm in Fig. 7 wiedergegeben.
Das monostabile Kippglied 68 hat zur Aufgabe/die Dauer
des Anlassens zu überwachen. Das monostabile Kippglied 72 ist zur Überwachung der Zeit bestimmt, die zwischen zwei
aufeinanderfolgenden AnlaßVorgangen verstreicht.
Das NAND-Glied 71 stellt die Steuerung des Anlassers 13 sicher,
(Fig. 1), wenn die drei genannten Bedingungen erfüllt sind und wenn der Anlaßbefehl durch das monostabile Kippglied
übertragen wird.
Dieser Befehl kann die Wicklung 81 des Relais 82 nur erreichen, wenn das Signal E = 1 am Eingang 64 der Schaltung
gemäß Fig. 6 vorhanden ist./Die Erlaubnis oder die Zulässigkeit
des Anlassens oder des Wiederanlassens wird ausgehend vom NAND-Glied 76 gegeben.
Diese Erlaubnis kann von dem NAND-Glied 72 nur für das erste Anlassen gegeben werden und anschließend, wenn die
Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anlaßvorgängen verstrichen ist.
Wenn der Ausgang der Schaltunggemäß Fig. 4 in den Zustand
E=O Übergeht, der anzeigt, daß die Ladung oder der Ladezustand der Batterie 3 des Fahrzeugs ausreichend ist, muß der
Wärmemotor 5 der Stromerzeugergruppe angehalten werden.
Die Schaltung gemäß Fig. 5 erlaubt es, dieses Anhalten sicherzustellen.
Wenn das Eingangssignal E dieser Schaltung in den
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die
Logikzustand Null übergeht ,gehen Ausgangssigna te der monostabilen Kippglieder 83, 93 in den Logikzustand 1 (Fig. 9) über.
Logikzustand Null übergeht ,gehen Ausgangssigna te der monostabilen Kippglieder 83, 93 in den Logikzustand 1 (Fig. 9) über.
Das Ausgangesignal des monostabilen Kippglieds 83 wird
durch den Inverter 86 invertiert oder negiert und dann an das NAND-Glied 87 angelegt,das an seinem anderen Eingang das vom
Inverter 88 invertierte Signal E empfängt.
Während an seinen Eingängen die genannten beiden Signale <
anstehen, gibt das NAND-Glied 87 ein Signal ab, das die Versorgung der Wicklung 90 des Relais 9I verhindert. Simultan
wird der Zustand E des Eingangs der Schaltung an den Eingang des monostabilen Kippglieds 93 angelegt, das in seinen Zustand 1
übergeht. Sein Ausgangssignal wird einem Eingang des NAND-Glieds $H-zugeführt,
das an seinem anderen Eingang das invertierte Signal E erhält und seinerseits ein Signal abgibt,das nach Negierung
oder Invertierung durch den Inverter 95 die Versorgung der Wicklung 97 des Relais 98 zur Verlangsamung oder Bremsung
verursacht.
Die Schließzeit des Relais 98 ist größer als die Schließzeit des Relais 9I derart, daß vor dem Auftreten des Stopp- oder
Anhalt-SignaIs des Motors bei S (Fig. 9) ein bestimmtes Zeitintervall
verstreicht, während dem der Wärmemotor 5 sich langsamer dreht.
Wenn ein mal der Wärmemotor 5 angehalten ist, gibt die Batterie 3 ihre Energie zur Versorgung des Motors ab, bis
deren Entladung einen neuerlichen Eingriff bzw. einen neuerlichen Betrieb der Stromerzeugergruppe erfordert.
Nun beginnt der Betriebszyklus der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung von neuem.
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L e e r s e i t e
Claims (10)
1.1 Regelvorrichtung der bordseitigen elektrischen Energiequelle
eines Hybrid-Elektromotors,mit
mindestens einem elektrischen Antriebsmotor der Antriebsräder des Fahrzeugs, der von der Energiequelle versorgt ist, und
eine Stromerzeugergruppe, die durch einen Wärmemotor gebildet ist, dem ein Stromgenerator zugeordnet ist, der die
elektrische Energiequelle versorgt,
wobei die Vorrichtung eine Schaltung zur Bestimmung des Ladezustands der elektrischen Energiequelle und eine Lauf- und
Stopp-Vorrichtung des Wärmemotors aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schaltung (11) zur Steuerung der Erregungswicklung (10) des Wechselstromgenerators (4) der Stromerzeugergruppe
abhängig vom Ladezustand der Energiequelle vorgesehen ist, und
daß die Lauf- und Stopp-Vorrichtung des Wärmemotors (5) der
Stromerzeugergruppe durch eine Logikschaltung (17) gebildet ist, die durch die Schaltung zur Bestimmung des Ladezustands der
elektrischen Energiequelle (3) gesteuert ist.
62-(639/77)-MeF
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Bestimmung des Ladezustands der elektrischen
Energiequelle (3) aufweist
Einrichtungen (46, 47) zur Erfassung eines unteren Pegels
und eines oberen Pegels der Spannung (U-) der elektrischen
Energiequelle (3) gegenüber einer Referenzspannung (U „),
einen Speicher (50) zum Speichern eines elektrischen Signals entsprechend einem Spannungspegel der Energiequelle (3),
der kleiner als der untere Pegel ist, und
eine Einrichtung (Summierschaltung 55) zum Löschen der in dem Speicher (50) enthaltenen Information, die mit dem Ausgang
der Einrichtung (47) zur Erfassung des oberen Pegels der Spannung der Energiequelle (3) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet,daß
die Einrichtungen zur Erfassung des oberen Pegels und des unteren Pegels der Spannung der Energiequelle (3) durch Vergleicher
(46, 47) gebildet sind, wobei ein Eingang jedes Vergleichers (46, 47) mit einem Spannungsteiler (42, 43) verbunden
ist, der zwischen der elektrischen Energiequelle (3) und einer Quelle der Referenzspannung (U f) geschaltet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Löschen · der Information des niederen Pegels,der in dem Speicher (50) enthalten ist, durch
eine Summierschaltung (55) gebildet ist, deren einer Eingang direkt mit dem Ausgang der Schaltung zur Erfassung des hohen
Pegels (Vergleicher 47) und deren anderer Eingang mit dem Ausgang der gleichen Schaltung über eine Schaltung (monostabiles Kippglied
60) verbunden ist zur Speicherung der Information des oberen Pegels während eines vorgegebenen Zeitintervalls.
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5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Steuerung der Erregungswicklung (10) des Wechselstromgenerators (4) der Stromerzeugergruppe
einen gesteuerten Gleichrichter (Thyristor 18) enthält, der mit der Erregungswicklung (10) reihengeschaltet
ist^ sowie eine Schaltung (26, 28, 31, 33, 34, 40) zur
Steuerung der Erregung des Wechselstromgenerators, die mit der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters (Thyristor 18)
verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß
die Schaltung zur Steuerung der Erregung einen Differenzverstärker (28) aufweist, dessen einer Eingang mit der verstellbaren
Klemme eines Spannungsteilers (26) verbunden ist, wobei dessen ortsfeste Klemmen mit der Quelle (3) der
elektrischen Energie (Uß) bzw. mit einer Referenzspannungs-Quelle
verbunden sind, wobei der Ausgang des Verstärkers (28) mit der Basis eines Transistors (31) verbunden ist, dessen
Emitter-Kollektor-Streeke mit einem Kondensator (33) reihengeschaltet
ist, wobei der Kollektor des Transistors (31) mit einem
UnijUnetiontransistor (34) verbunden ist, der seinerseits
mit der Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters (Thyristor 18) über einen Transformator (40) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zur Erregungswicklung (10) des Wechselstromgenerators
(4) und des gesteuerten Gleichrichters (Thyristor 18) ein Thyristor (21) geschaltet ist zum thermischen Schutz des
Wechselstromgenerators, wobei der Leitzustand des Thyristors (21) zum thermischen Schutz die Zerstörung einer Sicherung (24)
auslöst, die stromauf der Erregungswicklung (10) angeschlossen ist.
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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch
gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (17) für den Laufzustand und den Stoppzustand des. Wärmemotors (5) aufweist
eine Logikschaltung (Fig.6) zum Steuern des Anlassers (I3)
des Wärmemotors (5) abhängig vom Zustand der Energiequelle O), der Ausgangsspannung des Generators (4) und der Temperatur
des Generators, und
eine Logikschaltung (Fig. 8) zum Anhalten des Wärmemotors
(5), wenn der Ladezustand der elektrischen Energiequelle (3) einen vorgegebenen Pegel erreicht hat.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,da 13
die Logikschaltung zum Steuern des Anlassers (13) aufweist
ein monostab iles Kippglied (68) zur Steuerung der Anlaßdauer,
ein monostabiles Kippglied (72) zur Steuerung oder Überwachung des Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Anlaßvorgängen und
ein UND-Glied (NAND-Glied 71) zur Steuerung des Anlassers (I3),
wenn die Spannung des Generators (4) Null beträgt, die Temperatur des Generators kleiner als ein vorgegebener Wert . ist
und der Ladezustand der Energiequelle (3) das Einschalten des Wärmemotors (5) erfordert, wobei das UND-Glied (NAND-Glied 7I)
die Versorgung eines Relais (62) zum Schließen des Versorgungskreises des Anlassers (13) steuert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung zum Anhalten des Wärmemotors (5) aufweist
ein erstes monostabiles Kippglied (93) zur Verarbeitung eines ZeitIntervalls während dem der Wärmemotor (5) langsamer drehen
muß, wobei das monostabile Kippglied (93) mit einem Logikglied (NAND-Glied 94) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit
dem Eingang für den Ladezustand der elektrischen Energiequelle (3)
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verbunden ist und dessen Ausgangesignal den Verlangsamungs-
oder Bremsbefehl für den Wärmemotor (5) bildet, und
ein zweites monostabiles Kippglied (83) zur Verarbeitung eines ZeitIntervalls, das kleiner als das vom ersten monostabilen
Kippglied (93) verarbeitete Zeitintervall ist, wobei der Ausgang des zweiten monostabilen Kippglieds (93)
mit einem Eingang eines zweiten Logikglieds (NAND-Glied 87) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Eingang für
den Ladezustand der elektrischen Energiequelle (3) verbunden ist und dessen Ausgangssignal den Stopp-Befehl für den Wärmemotor
(5) bildet.
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