DE3889911T2

DE3889911T2 - Elektrische brems- und hilfsbeschleunigungsvorrichtung für fahrzeuge.

Info

Publication number: DE3889911T2
Application number: DE3889911T
Authority: DE
Inventors: Sadayoshi Iketani; Kouzou Kawata; Tetsuo Koike; Atsuomi Obata; Kohji Sasaki; Masashi Shigemori; Takayuki Suzuki; Hiroshi Uchino
Original assignee: Toshiba Corp; Hino Motors Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Hino Motors Ltd
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1995-01-05
Anticipated expiration: 2008-02-18
Also published as: US5172006A; EP0352323A4; DE3889911D1; WO1988006107A1; EP0352323B1; EP0352323A1; US5053632A

Description

[TECHNISCHER HINTERGRUND]

Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Brems- und Hilfsmotormechanismus, der ein Bremsen und eine Hilfsbeschleunigung für Kraftfahrzeuge ausführt und, genauer gesagt, auf einen elektrischen Brems- und Hilfsmotormechanismus, der eine umlaufende, direkt mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, welche die Achse des Fahrzeugs antreibt, gekoppelte Maschine umfaßt.

[STAND DER TECHNIK]

Der Fortschritt der Brennkraftmaschinen, insbesondere Verbesserungen in der Aufladetechnik zusammen mit der Entwicklung von thermisch widerstandsfähigen Materialien, haben erfolgreich eine Brennkraftmaschine von kleinem Hubvolumen mit hoher Ausgangsleistung realisiert. Mit kleinerer Kapazität der Brennkraftmaschine wird jedoch die Wirkung eines Abgasverzögerers oder einer Maschinenbremse verringert entsprechend ihrem Hubvolumen, was die gleichzeitige Verwendung eines Verzögerers erfordert. Genauer gesagt ist ein Hilfsbremssystem notwendig zusätzlich zu der Reibungsbremsanlage, die an den Rädern montiert ist, um Beschleunigung entgegenzuwirken, hervorgerufen, wenn das Kraftfahrzeug bergab fährt oder die Geschwindigkeit auf einen vorbestimmten Pegel abzusenken im Anfangsstadium des Bremsens bei hoher Geschwindigkeit. Es wurde ein Verzögerer gemäß einem Wirbelstromprinzip eines Leistungsgenerators geschaffen mit einer Struktur vom Induktortyp, direkt gekoppelt mit der Rotorwelle der Brennkraftmaschine. Obwohl der Verzögerer eines Wirbelstromsystems stabil genug ist, den äußeren Kräften, hervorgerufen durch irreguläre Vibrationen der Räder infolge schlechter Straßen, standzuhalten, kann das System nichtverwendbare Energie regenerieren, da alle für das Bremsen zu verbrauchende mechanische Energie in thermische Energie umgesetzt und in die Atmosphäre abgegeben wird. Dies widerspricht dem jüngsten Trend der Verbesserung des Brennstoffverbrauchs, und eine Einrichtung mit einer hohen thermischen Kapazität, montiert auf einem Kraftfahrzeug, für die thermische Abstrahlung, vergrößert in unzweckmäßiger Weise die Abmessung des Systems.
Es hat sich erwiesen, daß die direkte Kupplung eines Induktoralternators mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine als ein Hilfsverzögerer wirksam ist. Es hat sich auch erwiesen, daß in diesem System mechanische Energie, die für das Bremsen verbraucht wird, in elektrische Energie umgesetzt werden kann und daß elektrische Energie in einer aufladbaren Batterie wiedergewonnen werden kann, die für den Starter oder andere an dem Fahrzeug vorgesehene Einrichtungen verwendet werden kann. Ein Generator dieser Bauart ist jedoch insofern verbesserungsbedürftig, als der Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor des Generators so klein wie möglich sein muß, um magnetischen Leckfluß zu vermeiden, der den Wirkungsgrad verschlechtert, und daß die Herstellungsgenauigkeit des Rotors und des Stators extensiv verbessert werden muß. Dies erfordert erhebliche Arbeitserfahrung bei der Massenherstellung.
Die Maschine wäre in der Lage, zusätzliche Betriebsmoden für den Fahrer zu schaffen, um das Fahrverhalten zu verbessern, wenn das Antriebsmittel für Start/Beschleunigung und Bergauffahrt/stetige Fahrt zusätzlich zu dem Hauptantriebsmittel verwendet werden.
Die Erfinder haben Experimente ausgeführt unter Verwendung einer Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine wie oben, und haben gefunden, daß eine hohe Bremskraft erhalten wird, daß elektrische Energie, erzeugt beim Bremsen, in hohem Maße in einer aufladbaren Batterie wiedergewonnen werden kann, und daß die aufladbare Batterie wirksam benutzt werden kann als elektrische Leistungsquelle für Hilfsleistung.
Die Erfinder haben verschiedene Experimente ausgeführt, um die Beziehung zwischen der Drehzahl des Rotors und dem Bremsmoment, das auf die Kurbelwelle übertragen wird, zu erfassen. Sie haben ein Phänomen festgestellt, bei welchem kein Bremsmoment erzeugt wird, wenn die Drehzahl des Rotors bei einem bestimmten hohen Wert liegt und wenn ein niedriger Widerstandswert eines Parallelwiderstandes an den elektrischen Ausgang der Maschine angeschlossen wird, um ein hohes Bremsmoment zu erreichen. Sie haben ihre Experimente ausgeführt unter Variation des Widerstandswertes des Widerstandes und der Drehzahl, um den Grund herauszufinden. Sie haben erkannt, daß das Bremsmoment rapide sich vermindert, wenn der Ausgang mit einem Widerstand kleinen Wertes abgeschlossen wird und wenn die Drehzahl der Welle niedrig ist, und daß mit zunehmendem Widerstandswert der Bereich für die Erzeugung eines normalen Bremsmomentes mit höherer Drehzahl der Welle ausgedehnt wird. Ein hohes Bremsmoment kann jedoch nicht erreicht werden mit einem hohen Widerstandswert, weil seine abgegebene Energie niedrig ist.
Die Erfinder haben das Folgende in Erwägung gezogen: Die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine und der Inverter können als eine integrale Gleichspannungs-Leistungsquelle angesehen werden. Die Leistung, erzeugt von der Leistungsquelle, ist proportional der Drehzahl der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, und die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Leistungsquelle ist ebenfalls proportional der Drehzahl. Die Leistung, abgestrahlt durch den Widerstand, der die Belastung der Leistungsquelle darstellt, ist jedoch proportional dem Quadrat der Ausgangsklemmenspannung. Wenn demgemäß die Drehzahl ansteigt und wenn die Ausgangsspannung zunimmt, übersteigt die abgestrahlte Leistung die erzeugte Leistung. Dies bedeutet, daß die Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine in diesem Zustand nicht als Leistungsgenerator arbeitet und daß die Maschine rapide das Bremsmoment verliert.
Die Erfinder haben auch beobachtet, daß dann, wenn ein hoher elektrischer Strom kontinuierlich dem Widerstand zugeführt wird, um kontinuierlich ein hohes Bremsmoment zu erzeugen, das Bremsmoment kleiner wird mit Ablauf der Zeit. Dies liegt daran, daß der Widerstand durch den Strom aufgeheizt wird und weil der Wert des Widerstandes mit der Temperatur zunimmt. Dies bedeutet, daß die abgestrahlte elektrische Energie kleiner wird. Um dieses Phänomen zu vermeiden, könnte ein Widerstand mit einem kleinen Widerstandswert ausgewählt werden, doch sollte dies vermieden werden, weil der kleine Widerstandswert zu einer Stromzunahme führen würde und die Statorwicklung der Maschine aufgeheizt würde, wenn ein hohes Bremsmoment erzeugt wird.
Es ist andererseits bekannt, daß eine Technik von Volkswagen AG in Westdeutschland in der OS Nr. 2943554 offenbart wurde (offengelegte Patentanmeldung in Westdeutschland) und in dem Patent Nr. 4,533,011 der Vereinigten Staaten, worin eine elektrische Maschine als ein Generator für die Bremse verwendet wird oder als ein Motor für den Hilfsantrieb.
In der obigen Patentoffenbarung ist offenbart, daß eine elektrische Maschine mit der Kurbelwelle verbunden ist und daß die elektrische Maschine als ein Hilfsmotor benutzt wird. Es ist auch offenbart, daß die Maschine von einer Brennkraftmaschine als Leistungsgenerator zum Aufladen der Batterie angetrieben werden kann, deren Leistung für den Hilfsmotor verwendbar ist. Es ist jedoch festzuhalten, daß eine zweite Kupplung in der offenbarten Einrichtung vorgesehen ist für das Kuppeln der Rotorwelle der Käfigläufer-Induktionsmaschine mit der Achse des Kraftfahrzeugs und für ihr Abtrennen von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Wenn die zweite Kupplung geöffnet ist, kann das Kraftfahrzeug als Elektrofahrzeug angetrieben werden nur mit der Hilfsleistung allein zum Erzielen einer geräuschlosen Maschine ohne luftverschmutzendes Abgas. Es ist jedoch nicht erwähnt, daß die Maschine als ein Verzögerer verwendbar ist zur Unterstützung der Maschinenabbremsung. Darüber hinaus erwähnen sie nichts bezüglich der Verwendung eines Widerstandes mit einem niedrigen Wert für die Energieabstrahlung.
JP-A-61-154462 offenbart einen elektrischen Motorgenerator, montiert auf der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Getrennte Motor- und Generatorspulen sind auf dem Rotor vorgesehen, verbunden mit einem Kommutator beziehungsweise Schleifringen. Eine einzige Wicklung wird von dem Stator getragen.
JP-U-53-49608 beschreibt eine Inverterschaltung für eine elektrische Maschine. Die Schaltung umfaßt schaltende Elemente, die gesteuert werden entsprechend der Drehzahl der Elektromaschine.
DE-A-24 36 546 beschreibt einen Hilfsantrieb für ein Fahrzeug. Zwei elektrische Maschinen sind mit Antriebswellen des Fahrzeugs gekuppelt zum Bereitstellen zusätzlichen Moments bei niedrigen Geschwindigkeiten. Energie, die beim Bremsen des Fahrzeugs wiedergewonnen wird, wird in einem Schwungrad gespeichert.
CH-A-492 336 beschreibt ein elektrisches Bremsverfahren für einen Elektromotor. Die Energie, erzeugt durch Abbremsen des Motors, wird in Widerständen umgesetzt.
Das primäre Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Hilfsmaschinensystems für Kraftfahrzeuge, das mechanisch dauerhaft ist, wenig Geräusch erzeugt, stärkeres Bremsen ermöglicht und für die Massenproduktion geeignet ist.
Das zweite Ziel dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Hilfsmaschinensystems für Kraftfahrzeuge, das mit einem Invertermittel versehen ist mit einem hinreichenden Frequenzbereich für Ausgangsfrequenzen entsprechend Veränderungen in der Drehzahl des Magnetfeldes der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, so daß es als ein Hilfsantriebsmittel betrieben werden kann zu niedrigen Kosten, ohne zusätzlichen Raum auf dem Kraftfahrzeug zu beanspruchen.
Das dritte Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Hilfsmaschinensystems für Kraftfahrzeuge, das ein hohes Bremsmoment aufrechterhalten kann durch Umsetzung der elektrischen Energie, kontinuierlich in dem Widerstand.
Das vierte Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Hilfsmaschinensystems für Kraftfahrzeuge, das effizient elektrische Energie rezyklisieren kann, die durch Bremsen erzeugt worden ist, zu einer wiederaufladbaren Batterie, die als eine Hilfsleistungsquelle eingesetzt werden kann.
Das fünfte Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Hilfsmaschinensystems für Kraftfahrzeuge, das effizient ein hohes Bremsmoment während einer langen Zeitperiode über einen großen Bereich von Drehzahlen der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine erzeugen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug mit einer umlaufenden elektrischen Maschine, die an die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine für den Antrieb der Achse des Fahrzeugs angekoppelt ist, geschaffen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kurbelwelle und die Drehwelle der umlaufenden Maschine direkt gekuppelt sind, daß die umlaufende Maschine eine Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine ist, daß ein elektrisches Mittel vorgesehen ist zum Induzieren eines umlaufenden magnetischen Feldes für die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, und daß der Mechanismus eine Gleichspannungs-Leistungsquelle einschließlich einer wiederaufladbaren Batterie und einen Inverter umfaßt, der ein umlaufendes magnetisches Feld zu der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine übergibt, wobei der elektrische Strom von der Gleichspannungs- Leistungsquelle geliefert wird, wobei der Inverter einen Frequenzeinstellbereich aufweist zum Ermöglichen von Ausgängen mit einer Frequenz, entsprechend der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes, die höher ist als jene der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, und einer Frequenz, entsprechend der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes, die niedriger ist als jene der Drehzahl, jedoch in derselben Richtung.
Dieses System ist in seiner Struktur bevorzugt, wenn der Rotor der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine auf einem Schwungrad, verbunden mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, montiert ist, während ein Stator derselben innerhalb des Schwungradgehäuses montiert ist.
Es wird möglich, ein Bremsen auszuführen, geeignet für die Laufbedingungen von Kraftfahrzeugen durch direktes Kuppeln des Rotors der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, wie oben erwähnt, und elektrisch die Drehzahl des Magnetfeldes an dem Stator der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine zu steuern. Genauer gesagt kann die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine als ein Leistungsgenerator betrieben werden, indem man die Drehzahl des Magnetfeldes kleiner macht als die mechanische Drehzahl des Rotors, wodurch dem Kraftfahrzeug ein Bremsmoment übertragen wird. Die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine kann als Antriebsmotor verwendet werden, indem man die Drehzahl des Magnetfeldes höher macht als die mechanische Drehzahl des Rotors, um so eine Hilfsantriebskraft auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu übertragen.
Da es unmöglich ist, die Betriebsbedingungen für das Kraftfahrzeug vorherzusagen, welche ein Abbremsen erfordern, tritt diese Notwendigkeit immer unerwartet auf. Es ist deshalb bevorzugt, daß eine aufladbare Batterie anfänglich mit weniger als der angegebenen Ladekapazität aufgeladen wird und die Batterie zur Verfügung steht für das Aufladen mit elektrischer Energie mit hohem Wirkungsgrad, wenn solche elektrische Energie für das elektrische Abbremsen erzeugt wird. Die geladene Energie kann verwendet werden als Hilfsantriebskraft für das Einsparen des Brennstoffverbrauchs durch die Brennkraftmaschine um den betreffenden Betrag.
Vorzugsweise ist das Invertermittel gemäß dieser Erfindung zwischen die Phasenklemmen der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine und die beiden Klemmen der Gleichspannungs-Leistungsquelle geschaltet und mit schaltenden Elementen versehen, von denen jedes eine Parallelschaltung von Transistoren und Dioden umfaßt.
Es kann auch einen umlaufenden Sensor umfassen, der die Drehzahl der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine als ein elektrisches Signal erfaßt, wobei ein Steuermittel Steuerreferenzen erzeugt während der Zeit, in der das Fahrzeug angetrieben wird, einen Addierer, der Steuersignale abgibt für die Zufuhr der Summe zu den schaltenden Elementen durch Addieren der Steuerreferenz zu den Drehzahldaten, einen Serienschaltkreis mit einem schaltenden Schaltkreis und einem Widerstand mit einem kleinen Widerstandswert, angeschlossen an beide Klemmen der Gleichspannungs-Leistungsquelle.
Vorzugsweise umfassen die Steuermittel zum Bereitstellen der Referenz für die Steuerung: einen Schalter, der vom Fahrer des Wagens manipuliert wird, zum Befehlen von Hilfsbeschleunigung, einen anderen Schalter, der von dem Fahrer manipuliert wird, zum Befehlen von Hilfsabbremsung, und eine programmierte Steuerschaltung, welche die Steuerreferenz erzeugt zum Herbeiführen eines unterschiedlichen Schlupfes in positiven oder negativen Werten für die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine durch die Manipulation der beiden Schalter. Es ist bevorzugt, daß die Steuermittel zum Bereitstellen der Referenz einen Schaltkreis umfassen, der die Manipulationsinformation des Startschlüsselschalters der Brennkraftmaschine eingibt und auch, daß der programmierte Steuerschaltkreis ein Mittel umfaßt zum Erzeugen der Referenz, um so ein umlaufendes Magnetfeld zu induzieren, geeignet zum Starten der Brennkraftmaschine mittels der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, basierend auf der obigen Information.
Die Gleichspannungs-Leistungsquelle kann eine aufladbare Batterie umfassen, deren Nennklemmenspannung niedriger ist als die Nennklemmenspannung der Gleichspannungs-Leistungsquelle, mit einem Aufwärtszerhacker und einem Abwärtszerhacker vom Reaktortyp, verbunden mit der aufladbaren Batterie. Der schaltende Schaltkreis kann einen Schaltkreis umfassen, der automatisch geschlossen wird, wenn die Klemmenspannung der Gleichspannungs-Leistungsquelle eine vorbestimmte Spannung erreicht, die höher ist als die Nominalklemmenspannung derselben.
Der so aufgebaute Mechanismus dieser Erfindung kann als ein Bremssystem verwendet werden, wenn die Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes gesteuert wird zum Erzielen eines negativen Schlupfes bezüglich der Drehzahl des Rotors, womit er als Leistungsgenerator betrieben wird, und kann als ein Hilfsmotor verwendet werden, wenn er gesteuert wird zum Herbeiführen eines positiven Schlupfes bezüglich der Drehzahl des Rotors.
Da schaltende Elemente komplizierten Typs, welche eine Parallelschaltung von Transistoren und Dioden umfassen, in der Inverterschaltung installiert sind, kann der elektrische Gleichstrom aus den Elementen entnommen werden, wenn der Mechanismus als Generator benutzt wird, und der elektrische Strom für das umlaufende Magnetfeld kann von der Gleichspannungs-Leistungsquelle über diese Elemente geliefert werden, wenn die Verwendung als Motor erfolgt. Die Drehzahlinformation der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine wird erfaßt in Form von elektrischen Signalen, mit denen eine negative Rückkopplungsregelung ausgeführt wird, um das gewünschte umlaufende Magnetfeld der Induktionsmaschine über die Steuerung des Inverterschaltkreises zuzuführen. Dies ermöglicht die Steuerung mit höherer Stabilität und höherer Genauigkeit. Die Steuerreferenz für die negative Rückkopplungsregelung wird erzeugt in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen, um so eine Anpassung an die konventionellen Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs vorzunehmen.
Wenn die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine als Generator verwendet wird, kann die erzeugte Energie für die Gleichspannungs- Leistungsquelle rezyklisiert werden. Es ist jedoch unmöglich, die gesamte elektrische Energie wiederzugewinnen, die beim Bremsen erzeugt wird, da der Bremsbetrieb jederzeit benötigt werden kann, abhängig von den Fahrbedingungen, und das Bremsmoment im allgemeinen in einem breiten Bereich fluktuiert. Ein umsetzender Widerstand ist deshalb vorgesehen, um mit der Situation fertig zu werden, wenn die Bremsenergie zu exzessiv ist, um wiedergewonnen zu werden. Der Widerstand ist mit dem elektrischen Ausgang der Maschine verbunden über einen schaltenden Schaltkreis, um so die exzessive elektrische Energie umzusetzen, die als thermische Energie abgegeben wird, wenn innerhalb einer kurzen Periode ein hohes Bremsmoment vorgesehen ist.
Der umsetzende Widerstand ist angepaßt, um automatisch an den elektrischen Ausgang angeschlossen zu werden, wenn die Klemmenspannung der Gleichspannungs-Leistungsquelle eine vorbestimmte Spannung erreicht (beispielsweise 120%), welche größer ist als die nominelle Klemmenspannung derselben, so daß die Steuerung der Umsetzung der Bremsenergie durch den Widerstand unabhängig ist von der negativen Rückkopplungsregelung.
Wenn die beiden oben erwähnten Schalter vorgesehen sind, die von dem Fahrer betätigbar sind, kann der richtige Fahrbetrieb durchgeführt werden durch Zufuhr von unterschiedlichen Schlüpfen in positiver beziehungsweise negativer Richtung zu der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine, je nach der Manipulation des Fahrers. Dieser Mechanismus kann mit einem Schaltkreis versehen sein, der Eingangsinformation von dem Schlüsselstartschalter der Brennkraftmaschine erhält, und mit einem Programmschaltkreis, der die Steuerreferenz erzeugt für das Liefern eines umlaufenden Magnetfeldes bei einer extrem niedrigen Drehzahl, geeignet für den Start der Brennkraftmaschine zu der Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine, entsprechend der Eingangsinformation von dem Schlüsselstartschalter. Die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine kann auch als ein Motor verwendet werden zum Starten der Brennkraftmaschine.
Die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine und der Inverterschaltkreis können höhere Ausgangsspannungen haben zum Herabsetzen des mehrphasigen Ausgangsstromes, doch ist der Gleichstrom, der konventionell bei Kraftfahrzeugen montiert ist, von bemerkenswert niedriger Spannung. Um einen solchen Niederspannungsstrom an die Ausgangsspannung des Inverterschaltkreises anzupassen ist es bevorzugt, einen Aufwärtszerhacker und einen Abwärtszerhacker vorzusehen vom Reaktortyp, wodurch die relativ niedrige Spannung der aufladbaren Batterie auf die Klemmenspannung beziehungsweise von der Klemmenspannung auf der Gleichspannungsseite des Inverters umgesetzt wird.
Der Mechanismus dieser Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Detektor, der elektrische Signale erfaßt entsprechend der Drehzahl der Kurbelwelle, und ein Steuergerät, das den wesentlichen Widerstandswert des Widerstands steuert auf einen größeren Wert, wenn die Drehzahl, erfaßt durch den Detektor, zunimmt.
Das Steuergerät umfaßt vorzugsweise einen schaltenden Halbleiterschaltkreis in Serienschaltung mit dem Widerstand und ein Schaltersteuergerät, das periodische Steuersignale an den schaltenden Halbleiterschaltkreis überträgt. Das schaltende Steuergerät umfaßt vorzugsweise einen Schaltkreis, der das Tastverhältnis der Steuersignale in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Detektors ändern kann, während der Detektor vorzugsweise einen Schaltkreis umfaßt, der Änderungen in dem elektrischen Strom erfaßt, der durch den Widerstand fließt, entsprechend elektrischen Signalen, welche der Temperatur des Widerstandes entsprechen. Das Steuergerät ist vorzugsweise in einer Art und Weise strukturiert, daß nur dann, wenn der Detektorausgang einen vorbestimmten Pegel übersteigt, der äquivalente Wert des Widerstandes gesteuert wird, um auf einen höheren Wert zuzunehmen.
Der Mechanismus gemäß dieser Erfindung umfaßt vorzugsweise einen Temperaturdetektor, der elektrische Signale erfaßt entsprechend der Temperatur des oben erwähnten Widerstandes, und ein Steuergerät, das den wesentlichen Wert des Widerstandes auf einen niedrigeren Pegel steuert, wenn die Temperatur des Widerstandes zunimmt entsprechend dem Ausgang des Detektors.
Es ist bevorzugt, daß das Steuergerät einen schaltenden Halbleiterschaltkreis umfaßt in Serienschaltung mit dem Widerstand und ein schaltendes Steuergerät, das periodische EIN-AUS-Steuersignale auf den schaltenden Halbleiterschaltkreis überträgt. Das schaltende Steuergerät umfaßt einen Schaltkreis, der das Tastverhältnis der Signale ändern kann in Übereinstimmung mit dem Ausgang von dem Temperaturdetektor. Der Temperaturdetektor umfaßt einen Schaltkreis, der Änderungen im elektrischen Strom erfaßt, der den Widerstand durchfließt, in Form von elektrischen Signalen entsprechend der Temperatur des Widerstandes, und das Steuergerät umfaßt ein Mittel, das die wesentlichen Werte des Widerstandes entsprechend dem Ausgang von dem Detektor steuern kann.
Es ist ferner bevorzugt, daß dieser Mechanismus einen Detektor umfaßt, der elektrische Signale erfaßt in Übereinstimmung mit der Temperatur des Widerstandes, und ein Steuergerät, daß das umlaufende Magnetfeld steuert in Übereinstimmung mit dem Ausgang von dem Detektor, um so die Spannung zu erhöhen, erzeugt von der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine. Das Steuergerät kann ein Mittel umfassen, das die Pulsbreite des elektrischen Stromes steuert, der der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine zuzuführen ist.
Der wesentliche Wert des Widerstandes sollte geändert werden in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, um ein elektrisches Bremsen mit hohem Wirkungsgrad über eine lange Zeit über einen weiten Bereich von Drehzahlen zu bewirken. Wenn die Drehzahl niedrig ist, sollte der Widerstandswert klein sein, und mit zunehmender Drehzahl sollte der Widerstand größer werden. Dies kann realisiert werden durch Änderung der Anzapfungen des Widerstandes. Die Einrichtung für das Umschalten der Anzapfungen des Widerstandes erfordert jedoch eine Anzahl von schaltenden Schaltkreisen und Widerstandselementen mit hoher thermischer und Stromkapazität. Dies würde in unzweckmäßiger Weise die Abmessung und das Gewicht der Einrichtung vergrößern, die auf dem Kraftfahrzeug zu montieren ist. Es ist deshalb bevorzugt, einen Schaltkreis zu verwenden mit einem Widerstand niedrigen Wertes und einen schaltenden Halbleiterschaltkreis in Serienschaltung, so daß der wesentliche Widerstandswert verändert werden kann durch periodisches Schalten des schaltenden Halbleiterschaltkreises EIN und AUS zum Verändern des Tastverhältnisses desselben.
Es ist außerdem bevorzugt, den Ausgang von dem Drehzahlsensor einzusetzen als elektrische Signale entsprechend der Drehzahl der Kurbelwelle. Gemäß dem Ausgang werden EIN-AUS-Steuersignale veränderbaren Tastverhältnisses dem schaltenden Halbleiterschaltkreis zugeführt, so daß mit zunehmendem Ausgang der wesentliche Wert des Widerstandes gesteuert werden kann, um auf einen größeren Wert gesetzt zu werden. Auf diese Weise kann die Anpassung des Leistungsgenerators und der Last verbessert werden in dem Bereich, wo die Drehzahl hoch ist und die erzeugte Spannung hoch ist. Dies vergrößert das Bremsmoment und dementsprechend kann das System angewandt werden auf ein elektrisches Bremssystem über einen breiten Bereich.
Die von dem Widerstand umgesetzte Leistung P wird ausgedrückt als
P = V²/R
wobei der Widerstandswert des Widerstandes R ist und die Gleichspannung des Widerstandes V ist. Wenn die elektrische Leistung kontinuierlich über eine lange Zeit mittels des Widerstandes umgesetzt wird, steigt die Temperatur des Widerstandes an und auch der Widerstandswert R erhöht sich. Wenn der Widerstandswert R gesteuert wird auf einen niedrigeren Pegel als wirksamen Wert, kann eine hohe umgesetzte Leistung über eine lange Zeit aufrechterhalten werden.
Genauer gesagt werden die Ausgangsspannung des Inverters und der elektrische Strom des Widerstandes überwacht, so daß, wenn der Strom durch den Widerstand zunimmt in Proportion zu der Spannung des Inverters, der wesentliche Widerstandswert des Widerstandes gesteuert wird, um zuzunehmen. Wenn der elektrische Strom abnimmt infolge der Wärme, erzeugt durch den Widerstand selbst, selbst dann, wenn die Spannung auf demselben Niveau bleibt, wird der wesentliche Widerstandswert des Widerstandes auf einen niedrigeren Pegel gesteuert.
Der Temperaturanstieg des Widerstandes wird am einfachsten erfaßt durch Überwachung, ob der den Widerstand durchfließende Strom kleiner wird, um so die Abnahme des elektrischen Stromes entsprechend der Zunahme der Temperatur zu erfahren.

[KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Struktur einer Ausführungsform gemäß dieser Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Montageposition der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, verwendet in der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 3 und 4 sind mechanische Strukturdarstellungen der Struktur der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, angewandt in der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm im Detail der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Steuerrades und der Schalter der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm der Gleichspannungs- Leistungsquelle der Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer anderen Struktur der Gleichspannungs-Leistungsquelle einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 9 zeigt die Inverterausgangsspannung und das Bremsmoment entsprechend der Drehzahl in der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm für die Struktur der Gleichspannungs-Leistungsquelle der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 11 zeigt die Inverterausgangsspannung, das Bremsmoment, das Tastverhältnis und den wesentlichen Widerstandswert entsprechend der Drehzahl der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 12 zeigt den Wert des Widerstandes und des Tastverhältnisses entsprechend der Temperatur des Widerstandes und zeigt auch den wesentlichen Wert des Widerstandes entsprechend dem Tastverhältnis.
Fig. 13 zeigt den Wert des Widerstandes, die umgesetzte Leistung und die erzeugte Spannung entsprechend der Temperatur des Widerstandes.
Fig. 14 ist eine Steuermodelldarstellung eines schaltenden Steuergerätes bei der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm für die Sequenz der Steuerung im Steuermodus der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm für die Sequenz der Steuerung im laufenden Modus der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm für die Sequenz der Steuerung in einem Hilfsantriebsmodus der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm für die Sequenz der Steuerung im Startmodus der Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 19 ist eine strukturelle Darstellung, in der eine andere Ausführungsform dieser Erfindung auf der Frontseite der Brennkraftmaschine montiert ist.
Fig. 20 ist eine Strukturdarstellung, in der in einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung die Montage auf der Abtriebsseite des Getriebes erfolgt.
Fig. 21 ist eine Strukturdarstellung einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung, wobei die Montage auf der Einlaßseite der Hinterachse erfolgt.
Fig. 22 ist eine Strukturdarstellung einer anderen Ausführungsform mit Montage auf der Kardanwelle zwischen dem Getriebe und der Hinterachse.
In den Figuren ist mit 1 die Brennkraftmaschine bezeichnet, 2: die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, 3: der Batteriewiederaufladeschaltkreis, 4: der Inverter, 5: das Invertersteuergerät, 6: der Drehzahlsensor, 7: der Kondensator, 11 und 11': Widerstände, 12: der schaltende Halbleiterschaltkreis, 12': der schaltende Schaltkreis, 13: der Detektor, 14 und 14': schaltende Steuergeräte und 15: der Detektor für den elektrischen Strom.

[BEVORZUGTE AUSFüHRUNGSFORMEN]

Diese Erfindung wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf eine in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsform.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der elektrischen Struktur der Ausführungsform dieser Erfindung. Fig. 2 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Montageposition der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, die in der Ausführungsform zu verwenden ist. Fig. 3 ist eine Ansicht der mechanischen Struktur der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, teilweise in Explosionsdarstellung in einer Ebene parallel zum Zentrum der Maschinenkurbelwelle. Und Fig. 4 ist eine Ansicht zur Darstellung der mechanischen Struktur des Schnitts längs des Pfeiles IV-IV in Fig. 3.
Wie in diesen Figuren dargestellt, steht ein Rotor der Induktionsmaschine im Eingriff mit dem Schwungrad, während ein Stator an dem Schwungradgehäuse befestigt ist.
Da diese umlaufende elektrische Induktionsmaschine eine Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine ist, ist die Struktur des Rotors sehr einfach und weist keine Bürsten auf. Im Vergleich mit der Maschine des konventionellen Induktionstyps ist der Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator der Induktionsmaschine dieser Erfindung größer, so daß die magnetische Reluktanz zwischen dem Rotor und dem Stator das Bremsverhalten nicht merkbar beeinflußt. Mit anderen Worten ist die Herstellungsgenauigkeit für den Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator nicht so stringent wie bei den Leistungsgeneratoren vom Induktortyp.
Der elektrische Aufbau dieser Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Das System umfaßt: eine Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine 2, deren Rotor direkt mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist, eine wiederaufladbare Batterie 3, einen Inverter 4, der die Gleichspannung der wiederaufladbaren Batterie 3 in Wechselspannung einer Frequenz umsetzt, geeignet für das Induzieren eines umlaufenden Magnetfeldes mit einer Drehzahl, die niedriger ist als die Drehzahl der axialen Drehung der Induktionsmaschine 2, diesen der Induktionsmaschine zuführt und Wechselstrom von der Induktionsmaschine 2 in Gleichstrom umsetzt, und ein Invertersteuergerät 5, das Steuersignale erzeugt zum Setzen der Frequenz und der Spannung der Wechselstromseite des Inverters 4. Das Invertersteuergerät 5 umfaßt ein Mittel zum Erzeugen von Steuerbefehlen von dem Fahrer in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs.
Ein Drehzahlsensor 6 ist an der Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 vorgesehen. Signale von dem Sensor 6 werden dem Invertersteuergerät 5 zugeführt und Information bezüglich des Ladezustands der wiederaufladbaren Batterie wird von der Batterie 3 als ein Eingang zugeführt.
Ein Kondensator 7 und ein schaltender Halbleiterschaltkreis 12 sind mit dem Ausgang des Inverters verbunden und ein Widerstand 11 ist daran angeschlossen über den schaltenden Halbleiterschaltkreis 12. Der Widerstand 11 setzt exzessive elektrische Energie um, wenn die elektrische Energie zu groß für die Wiedergewinnung ist, wenn sie durch Bremsen erzeugt wird.
Ein Detektor 13 ist mit dem Schaltkreis 3 verbunden und der Schaltung 12 zum Erfassen der Ausgangsspannung des Inverters 4, während ein Stromdetektor 15 am Widerstand 11 vorgesehen ist zum Erfassen von Änderungen des elektrischen Stromes. Der Detektor 15 ist mit einem schaltenden Steuerschaltkreis 14 versehen, der den Halbleiterschalterschaltkreis 12 in Übereinstimmung mit den von ihm erfaßten Signalen steuert. Der Schaltkreis 14 ist verbunden mit dem Detektor 13.
Der mechanische Aufbau der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 4 erläutert.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 intern in einem Schwungrad 200 montiert, befestigt zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Getriebe 300. Genauer gesagt, wie in Fig. 3 gezeigt, sind in einem Raum, begrenzt von den Schwungradgehäusen 215 und 216 des Schwungrades 200, ein Statorkern 211 untergebracht, welcher Stator hauptsächlich eine Statorwicklung 212 umfaßt, eingefügt in einen Schlitz des Kerns 211, und ein Zuleitungsdraht 213, ein Rotorkern 221 und ein Rotor, der hauptsächlich eine Rotorstange 222 umfaßt, eingefügt in einen Schlitz des Kerns 221, und einen Haltering 224, angebracht an einem Endring 223 der Stange 222. Der Statorkern 211 sitzt in dem Statorring 214 und der Statorring 214 ist an den Schwungradgehäusen 215 und 216 befestigt. Der Rotorkern 221 seinerseits ist an der äußeren Peripherie des Schwungrads 225 befestigt, das von der Kurbelwelle 226 der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird.
Der elektrische Betrieb der Ausführungsform wird unten beschrieben.
Der Rotor der Induktionsmaschine 2 wird angetrieben von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1, montiert auf einem Fahrzeug. Wenn das Fahrzeug gebremst wird, erhält durch Entladung der mechanischen Energie des rotierenden Systems die Statorwicklung der Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 eine Spannung mit einer Frequenz, die geeignet ist für das Induzieren eines umlaufenden Magnetfeldes einer Drehzahl, die niedriger ist als die Drehzahl des Rotors der Induktionsmaschine 2, von dem Inverter 4, dem Gleichspannungsleistung von der wiederaufladbaren Batterie 3 zugeführt wird. Diese Maschine 2 setzt die mechanische Energie des rotierenden Systems in elektrische Energie um, welche über den Inverter 4 in die Batterie 3 rückgespeist wird.
Das Invertersteuergerät 5 enthält eine Einrichtung, die den Inverter 4 steuert, wobei das Maß der Steuerung abhängt von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs.
In Fällen, in denen ein hohes Bremsmoment unter bestimmten Fahrbedingungen in kurzer Periode erzeugt wird, ist es schwierig, die gesamte elektrische Energie, erzeugt von der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine 2, der Batterie 3 zu rezyklisieren. Ein Teil dieser Energie wird deshalb als thermische Energie von dem Widerstand 11 umgesetzt, dessen Strom durch den schaltenden Halbleiterschaltkreis 12 gesteuert wird. Der schaltende Halbleiterschaltkreis 12 umfaßt einen Schaltkreis, der die Gleichspannungs-Klemmenspannung überwacht und den Widerstand 11 automatisch an beide Klemmen der Batterie 3 legt, wenn die Klemmenspannung einen vorbestimmten Pegel übersteigt.
Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm zur Darstellung dieser Ausführungsform in größeren Einzelheiten.
In dieser Ausführungsform ist die Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine 2 dreiphasig. Ein Inverter 4 legt die wiederaufladbare Batterie 3 an die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2. Die negative Klemme E der Batterie 3 ist verbunden mit dem gemeinsamen Potential des Kraftfahrzeugs.
Der Inverter 4 umfaßt schaltende Elemente Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf, die zwischen die positiven und negativen Klemmen der Batterie 3 und jede der drei Klemmen der Induktionsmaschine 2 geschaltet sind. Diese schaltenden Elemente Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf umfassen Transistoren und Dioden, die zueinander parallel geschaltet sind, jedoch in entgegengesetzten Richtungen zwischen den Kollektoren und Emittern der Transistoren. Der Inverter 4 umfaßt einen EIN-AUS-Steuersignalgenerator PWM, der Steuersignale den Steuerelektroden jedes schaltenden Elements Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf zuführt.
Der Inverter 4 dient dem Kraftfahrzeug und wurde speziell konstruiert, um diese Erfindung zu testen, doch ist die Basistechnologie desselben bekannt. Die Technik für das Steuern eines umlaufenden Magnetfeldes der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine gemäß der Drehung des Rotors ist eine Anwendung einer bekannten Technik, wie sie populär in Wechselstromhebezeugen und Kränen angewandt wird.
Ein Drehzahlsensor 6 ist an der mehrphasigen Käfigläufer- Induktionsmaschine 2 oder der Brennkraftmaschine 1 montiert zum Erfassen der Umläufe der Kurbelwelle derselben und zum Abgeben von elektrischen Impulssignalen. Die Impulssignale, ausgesandt von dem Drehzahlsensor 6, werden in ein Analogsignal mittels eines Digital-Analog-Umsetzers DA1 umgesetzt, der die Drehzahl anzeigt. Das Analogsignal wird einer der Eingangsklemmen des Operationsverstärkers AMP zugeführt und eine Steuerreferenz entsprechend dem Schlupf, erzeugt durch den Digital-Analog- Umsetzer DA2, wird einem anderen Eingang des Verstärkers AMP zugeführt, wo diese beiden Signale subtrahiert oder addiert werden, abhängig von ihrer Polarität. Der Ausgang von dem Operationsverstärker AMP wird dem EIN-AUS-Steuergerät PWM zugeführt als Steuersignal für die Ausgangsfrequenz des Inverters 4. Über diese Schaltungsverbindungen wird eine negative Rückkopplungsregelschleife gebildet durch die Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine 2, den Drehzahlsensor 6, den Digital- Analog-Umsetzer DA1, den Operationsverstärker AMP und den Inverter 4.
Die Steuerreferenz entsprechend dem Schlupf wird demgemäß subtrahiert oder addiert zu der negativen Rückkopplungsregelschleife. Signale für die Steuermittel, welche den Schlupf erzeugen, werden nun beschrieben. Die Steuermittel haben Schaltkreise, dargestellt im unteren linken Teil der Fig. 5, umfassend: einen Mikroprozessor CPU, eine Schnittstellenschaltung IO, ein Drehmomentsteuergerät Tq, Schalter A1 und A2, verbunden mit dem Gaspedal des Fahrzeugs, wo der Schalter A1 öffnet und Schalter A2 schließt, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, Schalter N1 und N2, welche beide offen sind in der Neutralposition des Getriebes, Schalter CL1 und CL2, die mit dem Kupplungspedal verbunden sind und beide offen sind, wenn das Kupplungspedal niedergedrückt wird, wobei der erste Schalter S1 von dem Fahrer manipuliert wird, der zweite Schalter S2 von dem Fahrer manipuliert wird, der Schalter KS mit dem Schlüsselstartschalter der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist und mit einem Digital-Analog-Umsetzer DA2. Der Schalter S3 ist ein konventioneller Abgasbremsschalter, der mit dem Abgasbremsschaltkreis Ex verbunden ist.
Der erste Schalter S1 dient der Anforderung von Zusatzbeschleunigung, während der zweite Schalter S2 die Anforderung für elektrisches Bremsen bewirkt. In dieser Ausführungsform sind diese Schalter S1 und S2 ausgelegt für Betätigung über einen Hebel L, der an der Steuersäule, wie in Fig. 6 dargestellt, montiert ist. Wenn der Hebel L auf OFF positioniert ist, sind beide Schalter S1 und S2 offen, und wenn er in die obere Position für Beschleunigung bewegt wird, ist der Schalter S1 geschlossen. Vier Positionen sind an der unteren Position für das Bremsen markiert und mehrere Kontakte, dargestellt beim Schalter S2 der Fig. 5, werden geschlossen gemäß der jeweils gewählten Position des Hebels L. Durch Verwendung der vier Bremspositionen kann der Fahrer das Ausmaß der elektrischen Bremsleistung wählen.
Wenn der Hebel L in die obere Position für Beschleunigung verlagert wird, wird das Ausmaß der Beschleunigung bestimmt durch die Position des Gaspedals. Die Daten bezüglich der Position des Pedals werden geliefert an eine Klemme T1 in Fig. 5, welche sie zu dem Drehmomentsteuergerät Tq überträgt, welches Steuerdaten auf die Schnittstelle 10 überträgt. Die Schnittstelle IO empfängt außerdem den Ausgang von dem Temperatursensor H, montiert auf dem Widerstand 11, als einen Eingang.
Dieses experimentelle System unter Verwendung der vorgenannten Mechanismen hat eine Bremskraft von bis zu 100 HP erreicht und eine Antriebskraft von einigen zehn HP, wobei die Antriebskraft abhängt von den Charakteristiken der wiederaufladbaren Batterie. Dieses experimentelle Resultat verifiziert die Brauchbarkeit des Systems in hinreichendem Maße. In dieser Ausführungsform ist der Rotor der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 an dem Schwungrad der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Der Durchmesser des Schwungradgehäuses beträgt etwa 700 mm.
Die großen Komponenten unter diesen Teilen des Steuersystems für die obige Ausführungsform in Fig. 5 sind der Inverter 4 und die wiederaufladbare Batterie 3. Es ist zu bemerken, daß eine konventionelle Batterie für übliche Kraftfahrzeuge oder eine etwas größere Batterie als wiederaufladbare Batterie 3 ausgewählt werden können. Obwohl der Inverter 4 voluminöse Schalterelemente Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf aufweist, beträgt das Gesamtvolumen des Inverters des Testsystems etwa 80 Liter, was eine Bremskraft von etwa 150 HP erzeugen kann. Die Abmessungen waren klein genug, um an der Unterseite des Korpus eines mittelgroßen Lastkraftwagens montiert zu werden. Das Volumen kann reduziert werden durch zukünftige Entwicklungsanstrengungen. Der Inverter 4 umfaßt stationäre elektrische Teile ohne bewegliche Elemente, beispielsweise Schalterelemente Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf, die in der Lage sind, an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs installiert zu werden. Es ist dadurch möglich, praktische Formen für verschiedene Typen von Kraftfahrzeugen zu konstruieren.
Das Fahrverhalten des Systems ist ähnlich dem Fahren eines Fahrzeugs mit einem konventionellen Abgasbremssystem und es wird verifiziert, daß ein brauchbares Fahrverhalten genügend erreicht wird.
Da die umlaufende elektrische Maschine dieses Systems vom Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionstyp ist, ist das Rotormittel sehr einfach in der Struktur und es ist dauerhaft leicht und weist keine reibungsbehafteten Teile, wie Bürsten, auf. Im Experiment wurde der Spalt zwischen Rotor und Stator in dem System auf etwa das Doppelte des Abstandes wie bei konventionellen Induktortypen gesetzt. Es zeigte sich, daß das Versuchssystem mit dem großen Spalt keine besonderen Probleme aufwirft und daß sogar ein noch breiterer Spalt möglich ist. Es ist deshalb festzustellen, daß diese Erfindung weniger strenge Herstellungsgenauigkeit erfordert und deshalb sehr vorteilhaft für die Massenproduktion ist. Es wurde auch festgestellt, daß die Käfigläuferstruktur beinahe kein magnetisches Rauschen von dem Rotor erzeugt und daß das Rauschen des Stators deutlich niedriger liegt als das von konventionellen Induktortypverzögerern.
Obwohl in der obigen Ausführungsform eine Käfigläufer-Induktionsmaschine mit drei Phasen verwendet wird, kann es möglich sein, Mehrphasenmaschinen größerer Anzahl von Phasen zu verwenden. Durch Erhöhen der Anzahl von Phasen kann der elektrische Strom für eine Phase herabgesetzt werden. Dies ist vorteilhafter für kleinere Kraftfahrzeuge, wo Teile des Inverters innerhalb unterschiedlicher Räume des Fahrzeugs verteilt werden.
Der elektrische Betrieb und die Steuerung des Inverters 4 werden nun beschrieben.
Wenn für das umlaufende System Bremskraft benötigt wird, gibt das Invertersteuergerät 5 Steuersignale für das Erzeugen der Drehzahl des magnetischen Feldes aus, die kleiner ist als die mechanische Drehzahl des Rotors der Induktionsmaschine 2, erfaßt vom Sensor 6. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 als ein Leistungsgenerator, und die erzeugte elektrische Energie wird in Gleichspannungsenergie durch den Inverter 4 umgesetzt, und die Gleichspannungsenergie wird der wiederaufladbaren Batterie 3 zugeführt. Wenn das Bremsmoment zu hoch ist, um von der Batterie 3 absorbiert zu werden, nimmt die Klemmenspannung der Batterie 3 zu, um den vorbestimmten Pegel zu übersteigen, und der schaltende Halbleiterschaltkreis 12 wird geschlossen zum Anschließen der Klemme der Batterie 3 an den Widerstand 11.
Wenn für das umlaufende System Antriebskraft benötigt wird, gibt das Invertersteuergerät 5 Steuersignale aus für das Erzeugen der Drehzahl des Magnetfeldes, die höher ist als die mechanische Drehzahl des Rotors der Induktionsmaschine 2, erfaßt vom Sensor 6. Zu dieser Zeit wird der wiederaufladbaren Batterie 3 Gleichstrom entnommen. Der Gleichstrom wird umgesetzt in mehrphasigen Wechselstrom entsprechend dem Drehfeld mittels des Inverters 4 und wird der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine 2 zugeführt.
Je größer die Differenz zwischen der Drehzahl des magnetischen Drehfeldes und der axialen Drehzahl ist, desto größer wird das Bremsmoment beziehungsweise die Antriebskraft. In dieser Ausführungsform ist das Verhältnis der Differenz gegenüber der Drehzahl des magnetischen Drehfeldes, d. h. der Schlupf der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine, beschränkt auf innerhalb ±-10%.
Es erfolgt nun eine Beschreibung der Steuerung bezüglich der Ladung der wiederaufladbaren Batterie. Der Inverter 4 wird mit Steuersignalen von dem Invertersteuergerät 5 angespeist für das Induzieren eines umlaufenden Magnetfeldes entsprechend der Drehzahl des Rotors auf dem Stator der Induktionsmaschine 2. Das Invertersteuergerät 5 wird gespeist mit den Drehzahldaten vom Sensor 6 und mit den Daten bezüglich des Ladezustandes der Batterie 3. Das Invertersteuergerät 5 umfaßt einen Mikroprozessor. Das Invertersteuergerät 5 umfaßt ein Mittel zum Aufgreifen der Betriebssteuersignale, die sich durch Manipulation des Fahrers ändern.
Wie oben beschrieben, kann der Inverter 4 Energie von den Gleichspannungsklemmen an die Wechselspannungsklemmen liefern, wie auch Energie von den Wechselspannungsklemmen an die Gleichspannungsklemmen. Der Inverter kann ferner die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 als einen mehrphasigen Motor betätigen durch Steuern der Drehzahl des magnetischen Drehfeldes in Abhängigkeit von dem Steuersignal von dem Invertersteuergerät 5, und die Induktionsmaschine 2 überträgt Antriebskraft auf die drehende Welle. Dadurch arbeitet die Induktionsmaschine 2 als ein Hilfsantriebsgerät für die Brennkraftmaschine 1. Zu diesem Zweck wird die in der Batterie 3 gespeicherte elektrische Energie eingesetzt.
Herkömmlicherweise wird der Ladestrom für eine wiederaufladbare Batterie eines Kraftfahrzeuges von einem Generator geliefert, angetrieben von der Brennkraftmaschine, und das Laden wird solange fortgesetzt, solange die Brennkraftmaschine umläuft. Wenn die gespeicherte Energie verbraucht wird durch die Betätigung des Startermotors oder anderer Anlagen, wird der Ladestrom zu der Batterie gesteuert, um in möglichst kurzer Zeit den vollständig geladenen Zustand bezüglich der Nennkapazität zu erreichen.
Bei der Technik jedoch, wo die für das Bremsen erzeugte Energie als elektrische Energie rezyklisiert wird und verwendet wird als eine Hilfsleistung für das Antreiben des Fahrzeugs, wie oben beschrieben, kann man nicht effektiv die Bremsenergie wiedergewinnen, um den Brennstoffwirkungsgrad zu verbessern, wenn die wiederaufladbare Batterie konstant bei einem vollständig geladenen Zustand bezüglich der Nennkapazität gehalten wird. Wenn die Zielkapazität für das Aufladen auf einen der niedrigen Pegel relativ zu der Nennkapazität gesetzt wird, wird andererseits die gespeicherte Energie verbraucht, wenn der Startermotor wiederholt betätigt wird, wie dies unter bestimmten Fahrbedingungen vorkommt.
In dieser Erfindung wird deshalb die Zielkapazität für das Laden der wiederaufladbaren Batterie ausgewählt so, daß sie kleiner ist als die Nennkapazität unter Normalbedingungen. Die Zielkapazität muß abhängen von verschiedenen Bedingungen, wie dem Bremsverhalten, den Fahrbedingungen, der Nennladekapazität einer wiederaufladbaren Batterie und der Temperatur. Die Zielkapazität kann 50 bis 70% der Nennkapazität betragen.
Wenn die elektrische, rezyklisierte und geladene Energie ansteigt, um das obige vorgewählte Zielniveau zu übersteigen, gibt das System einen Alarm ab und nötigt den Fahrer, die Hilfsantriebskraft einzusetzen. Dann wird elektrische Energie der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine 2 zugeführt durch die Manipulation des Fahrers, und ihr effektiver Nutzen wird erreicht.
Bezüglich der Information über den Ladezustand der wiederaufladbaren Batterie, welche dem Invertersteuergerät 5 zuzuführen ist, verwendet diese Erfindung ein Verfahren zum Überwachen der Klemmenspannung der Batterie zwecks Diskriminierung. Dieses Verfahren ist nicht präzise, jedoch brauchbar. Um die Genauigkeit zu verbessern, kann das System Verfahren einsetzen, um entweder die Dichte der Batterieflüssigkeit zu überwachen oder die elektrische Ladung und Entladung der Batterie zu messen und zu berechnen.
Das System kann ein Verfahren verwenden für das Verringern des Brennstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine durch Warnen des Fahrers, daß die geladene Elektrizität in der Batterie exzessiv ist und ihn nötigt, die Hilfsantriebskraft einzusetzen. Ein anderes Verfahren, das verwendet werden kann, besteht darin, in das Invertersteuergerät 5 einen Mikroprozessor zu integrieren, der Information darüber erhält, daß die geladene Energie den vorgewählten Zielpegel übersteigt, und der automatisch die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 steuert, als ein Motor zu arbeiten, und zwar sogar während des normalen Fahrbetriebes in Übereinstimmung mit der niedergedrückten Stellung des Gaspedals.
Die Steuerung für das elektrische Bremsen und die Hilfsbeschleunigung gemäß der Erfindung wird unten beschrieben.
Wie in Fig. 5 gezeigt, sind eine wiederaufladbare Batterie 3, die Serienschaltung eines Widerstandes 11 und eines schaltenden Halbleiterschaltkreises 12 mit den Gleichspannungsklemmen E1 und E2 des Inverters 4 verbunden. Ein Steuergerät CT1 ist verbunden mit der Steuerelektrode des schaltenden Halbleiterschaltkreises 12.
In dieser Ausführungsform ist das Steuergerät CT1 unabhängig von dem Steuersystem einschließlich des vorerwähnten Mikroprozessors CPU1, so daß, wenn die Spannung zwischen den Klemmen E1 und E2 den Zielpegel übersteigt, der Halbleiterschalter 12 automatisch betätigt wird. Ein Temperatursensor H ist an dem Widerstand 11 vorgesehen, der in Serie liegt mit dem Halbleiterschalter 12, und der Ausgang vom Sensor H wird der Schnittstellenschaltung 10 zugeführt. Wenn die Temperatur des Widerstandes 11 den vorgewählten Wert übersteigt, kann der Schlupf des magnetischen Drehfeldes verringert werden, wodurch das Bremsmoment herabgesetzt wird.
Die Betriebsspannung zwischen den Klemmen E1 und E2 liegt im Bereich von 300-600 V. In dieser Ausführungsform wird ein Schaltkreis, dargestellt in Fig. 7, verwendet, um die obige Spannung an die Spannung der Batterie mit 24 V anzupassen, die konventionelle Batteriespannung größerer Kraftfahrzeuge. Die Klemmen E1 und E2 in Fig. 7 sind verbunden mit den Klemmen E1 und E2 in Fig. 5. Der Kondensator C1 ist mit den Klemmen E1 und E2 verbunden. Die Nennspannung der Batterie B beträgt 24 V. Der Kondensator C2 ist mit der Batterie B verbunden. Zwischen der positiven Klemme der Batterie B und der Klemme E1 liegt eine Serienschaltung einer Reaktanz L und einer Diode D2 für die Unterdrückung von Gegenstrom. Zwischen die Verbindung der Reaktanz L mit der Diode D2 und die Klemme E2 ist der Kollektoremitterkreis des Transistors Q2 geschaltet. Ein Kollektoremitterkreis des Transistors Q3 liegt parallel zur Diode D2.
Wie in der unteren Hälfte der Fig. 7 gezeigt, umfaßt diese Schaltung zwei Komparatoren CP1 und CP2 sowie ein Steuergerät CT2 zum Zuführen eines steuernden Impulses zu den Transistoren Q2 und Q3, mit Dr beziehungsweise Br bezeichnet. Der Transistor Q2 wird verwendet, wenn die Induktionsmaschine 2 als ein Motor arbeitet. Der Transistor Q3 wird verwendet, wenn die Induktionsmaschine 2 als Generator arbeitet. Das Steuergerät CT2 empfängt als Eingang die Betriebsdaten des ersten und zweiten Schalters S1 beziehungsweise S2, die unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wurden. Der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 werden von dem Fahrer betätigt, und der erste Schalter S1 wird geschlossen für Zusatzbeschleunigung, während der zweite Schalter S2 geschlossen wird für elektrisches Bremsen.
Wenn der erste Schalter S1 betätigt wird und die Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 als Motor arbeitet, wählt das Steuergerät CT2 die Klemme Dr. Durch Setzen eines viel kürzeren Impulses als der Wiederholungsperiode an der Klemme Dr des Transistors Q2 wird die Spannung der Batterie B während einer kurzen Zeitperiode an die Reaktanz L angelegt und nachfolgend wird eine Hochspannung erzeugt. Die Summe der Spannung an den beiden Klemmen der Reaktanz L und die Klemmenspannung der Batterie 3 wird dem Kondensator C1 über die Diode D2 zugeführt. Die Klemmenspannung des Kondensators C1 wird die Gleichspannungs-Leistungsquellenspannung für die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2, wenn sie als Motor arbeitet. Die Gleichspannungs-Leistungsquellenspannung wird verglichen mit der Referenzspannung Er2 mittels des Komparators CP2, und die Impulsbreite und Wiederholungsperiode desselben werden nachgestellt zum Halten der Spannung in dem voreingestellten Bereich.
Wenn der zweite Schalter S2 betätigt wird, damit die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 als ein Generator arbeitet, wählt das Steuergerät CT2 die Klemme Br. Zu diesem Zeitpunkt werden periodische Impulse der Steuereingangsklemme Br des Transistors Q3 zugeführt, um intermittierend den Transistor Q3 zu betätigen. Diese intermittierende Betätigung bildet eine intermittierend geschlossene Schleife zwischen dem Kondensator C1 (Klemmen E1 und E2), Kondensator C2, der Reaktanz L und dem Transistor Q3, um so Energie in der Reaktanz L zu speichern. Wenn die Energie in der Reaktanz L zunimmt und die Klemmenspannung der Reaktanz L größer wird als die Klemmenspannung der Batterie B, wird eine geschlossene Schleife in entgegengesetzter Richtung des Stromes gebildet zwischen der Reaktanz L, der Batterie B und der Diode D3 zum Ermöglichen des Fließens elektrischen Stromes und zum Laden der Batterie B. Die Klemmenspannung der Batterie B und die Klemmenspannung des Kondensators C2 werden verglichen mit der Referenzspannung Er1 durch den Komparator CP1, und die Pulsbreite und die Wiederholungsperiode desselben werden nachgestellt zum Halten der Spannung in dem voreingestellten Bereich.
Die Betriebsmoden des Mechanismus können grob in drei Gruppen klassifiziert werden;
(1) Generatormodus (die Induktionsmaschine arbeitet als ein Generator)
(2) Antriebsmodus (die Induktionsmaschine arbeitet als ein Motor)
(3) Stopmodus (der Rotor stoppt)
In dem Generatormodus (1) arbeitet die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 als ein Leistungsgenerator, und dieser Modus wird weiter unterteilt in zwei Kategorien;
(1)a Bremsmodus
(1)b Laufmodus.
Im Bremsmodus (1)a, welches der Modus ist, wo das Fahrzeug abgebremst wird, wird eine große Menge an Energie durch die Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 erzeugt, von der ein Teil durch die Batterie B wiedergewonnen wird, von der jedoch das meiste über den Widerstand 11 umgesetzt wird. In diesem Modus (1)a wird der Schlupf des magnetischen Drehfeldes, das der Induktionsmaschine 2 zuzuführen ist, gesteuert, um negativ auf hohem Pegel zu bleiben. Dieser Modus wird bestimmt durch den Fahrer, der den zweiten Schalter S2 schließt. Er wird gesteuert zum Erzeugen eines zunehmend größeren Bremsmoments durch Schließen der Kontakte des zweiten Schalters S2 in aufeinanderfolgenden Schritten.
Der Laufmodus (1)b ist der Modus für die normale Fahrt des Wagens, wo eine relativ kleine Energiemenge durch die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 erzeugt wird, womit allmählich, jedoch kontinuierlich die wiederaufladbare Batterie B geladen wird. In diesem Modus ist der Schlupf des magnetischen Drehfeldes, das der Induktionsmaschine 2 zuzuführen ist, gesteuert, um negativ und gering zu sein. Wenn der erste und der zweite Schalter offen sind, wird der Steuermodus automatisch in diesen Modus versetzt.
Der Antriebsmodus (2) kann weiter unterteilt werden in
(2)a Hilfsantriebsmodus und
(2)b Startmodus.
Im Modus (2)a arbeitet die Induktionsmaschine 2 als ein Motor, um der Brennkraftmaschine 1 zusätzliche Antriebskraft zuzuführen, wenn ein zusätzliches Maschinendrehmoment benötigt wird für das Anfahren oder für die Bergauffahrt. Dies wird realisiert durch Steuern des Schlupfes der Induktionsmaschine so, daß er positiv wird über die Betätigung des ersten Schalters S1 durch den Fahrer. Der Schlupf wird gesteuert in Übereinstimmung mit dem Wert, erzeugt von der Momentsteuereinheit Tq entsprechend dem Druck, der auf das Gaspedal ausgeübt wird. In diesem Modus wird ein Teil des Antriebsmoments des Fahrzeugs von der Induktionsmaschine geliefert.
Im Startmodus (2)b, wenn die Brennkraftmaschine 1 vom angehaltenen Zustand aus betätigt wird, wird die Drehkraft von der Induktionsmaschine 2 geliefert anstatt von dem konventionellen Gleichstrom-Startermotor. Für diesen Zweck wird ein langsam umlaufendes Magnetfeld, wie etwa 200 UpM der Induktionsmaschine 2 zugeführt. Dies eliminiert die Notwendigkeit für einen Startermotor, Ritzelgetriebe, Magnetschalter und andere Einbauteile, die normalerweise für das Starten benötigt werden.
In dem obigen Generatormodus (1) liefert das System das magnetische Drehfeld mit einer Drehzahl, die geringer ist als die aktuelle Drehzahl des Rotors, oder einen negativen Schlupf für die Induktionsmaschine 2. Die Induktionsmaschine 2 arbeitet als ein Generator, und der elektrische Strom für das magnetische Drehfeld wird geliefert über die Transistorteile der Schalterelemente Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf. Die von der Induktionsmaschine 2 erzeugte elektrische Energie wird der Batterie 3 rezyklisiert über die Diodenteile der Schalterelemente Qa, Qb, Qc, Qd, Qe und Qf. Wenn ein hohes Bremsmoment zeitweilig benötigt wird, und wenn die erzeugte Energie zu groß wird, um wiedergewonnen zu werden, steigt die Klemmenspannung der Batterie 3 und der Halbleiterschalter 12 schließt sich, um die Energie von dem Widerstand 11 in thermische Energie umzusetzen. Wenn die thermische Energie auf einem hohen Wert in dem Widerstand bleibt, wird der Schlupf des umlaufenden Magnetfeldes gesteuert durch den Ausgang von dem Temperatursensor H, um sich zu verringern, und die Bremskraft wird reduziert, um das System innerhalb eines sicheren Arbeitsbereichs zu halten.
Beim obigen Antriebsmodus (2) erhält die Induktionsmaschine 2 einen positiven Schlupf, wodurch die Drehzahl des magnetischen Drehfeldes größer wird als die des Rotors der Induktionsmaschine 2. Dies macht die Induktionsmaschine 2 zu einem Motor, der Drehkraft auf die Kurbelwelle der Maschine 1 überträgt.
Es soll nun beschrieben werden, wie der Widerstandswert des Widerstandes 11 gesteuert wird, der thermische Energie in dem System umsetzt.
Verschiedene Tests wurden bei der obigen Ausführungsform ausgeführt, und die Erfinder haben festgestellt, daß, wenn das Fahrzeug über eine bestimmte hohe Drehzahl der Maschine hinaus läuft und wenn das System im Bremsmodus betrieben wird, das Bremsmoment plötzlich extrem niedrig wird. Die Erfinder haben dieses Phänomen im einzelnen studiert und festgestellt, daß es vermieden werden kann durch Auswählen des Wertes des umsetzenden Widerstandes 11. Genauer gesagt, wenn die Induktionsmaschine als ein Generator betrieben wird und wenn deren Drehzahl sehr hoch ist, wird die Ausgangsspannung plötzlich reduziert im Bereich eines kleineren Magnetfeldes, um dadurch die Ausgangsleistung von dem Generator abzusenken. Das bedeutet, daß in dieser Situation die umgesetzte Leistung (V²/R) in dem niedrigen Wert des Widerstandes 11 den Ausgang des Generators übersteigt. Um dies zu vermeiden, sollte der Wert des Widerstandes 11 geändert werden entsprechend der Drehzahl zum Zeitpunkt des Bremsens. Fig. S zeigt eine Ausführungsform der Steuerschaltung, um diesen Zweck zu erreichen.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Schaltung darstellt, die die Drehzahl der Kurbelwelle erfaßt und den Widerstandswert des Widerstandes 11 steuert. Die Schaltung kann aufgebaut werden wie folgt: Einfügen eines Widerstandes 11' mit EIN-AUS- Schaltern SW1, SW2 und SW3, die Widerstandswerte von R1, R2 beziehungsweise R3 zwischen den Klemmen E1 und E2 des Inverters 4 auswählen können, Anschließen eines Schaltersteuergeräts 14', welches die EIN-AUS- Schalter SW1, SW2 und SW3 steuert, und Anschließen eines Detektors 13, der die Ausgangsspannung erfaßt und ein Signal zu dem Steuergerät 14' überträgt.
Die Erfinder haben verschiedene Tests bei der obigen Ausführungsform durchgeführt und festgestellt, daß der steuerbare Bereich ausgedehnt werden kann durch Schalten der EIN-AUS-Schalter SW1, SW2 und SW3 in Übereinstimmung mit den Signalen, die erfaßt werden in Beziehung zu der Drehzahl.
Fig. 9(a) und 9(b) zeigen die Ausgangsspannung und das Bremsmoment des Inverters in Beziehung zur Drehzahl. Wie in Fig. 9(a) gezeigt, wird der Widerstand erhöht als R3, R2 und R1, während die Drehzahl zunimmt. Auf diese Weise kann die Inverterausgangsspannung bei einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten werden. Darüber hinaus verringert sich zwar das Bremsmoment geringfügig, wenn die Drehzahl zunimmt, doch bleibt das Bremsmoment bei einem praktisch hinreichenden Pegel. Es hat sich demgemäß gezeigt, daß der Widerstandswert geändert werden sollte, um das Bremsen über einen weiten Bereich ausführen zu können.
Nach weiteren Forschungen erkannten die Erfinder ein besseres Verfahren, gemäß welchem das Tastverhältnis (das Verhältnis zwischen der Zeit, in der der Schalter EIN ist gegenüber der EIN-AUS-Periode) zur Steuerung des Halbleiterschalters geändert wird, wenn die Ausgangsspannung von dem Inverter 4 einen vorbestimmten Pegel übersteigt und der wesentliche Wert des Widerstandes 11 effektiv verändert werden kann.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur dieser Schaltung darstellt, wobei die Klemmen E1 und E2 mit den Klemmen E1 und E2 der Fig. 5 verbunden sind. In dieser Ausführungsform umfaßt die Schaltung: einen Kondensator 7, verbunden mit den Klemmen E1 und E2 des Inverters 4, einen Widerstand 11 niedrigen Wertes, dem ein elektrischer Strom, erzeugt in der Statorwicklung der Induktionsmaschine 2, über den Inverter 4 zugeführt wird, einen Halbleiterschalter 12, angeschlossen zwischen dem Widerstand 11 und dem Inverter 4 für das Schalten der Schaltung, einen Detektor 13, der die anliegende Spannung von dem Inverter 4 erfaßt, ein Schaltersteuergerät 14, das den Wirkwert des Widerstandes 11 steuert, um zuzunehmen, wenn der von der Schaltung 13 und dem Drehzahlsensor 6 erfaßte Ausgang ansteigt, und einen elektrischen Stromdetektor 15, vorgesehen an dem Widerstand 11, der die Änderungen des elektrischen Stromes erfaßt und Erfassungssignale an das Schaltersteuergerät 14 ausgibt.
Der Schaltkreis der wiederaufladbaren Batterie 3 umfaßt die wiederaufladbare Batterie 31, eine Reaktanz 32, einen Halbleiterschalter 33 und ein Steuergerät 34.
Der Betrieb des Systems der obigen Struktur wird nun beschrieben. Die Beschreibung erfolgt primär unter Bezugnahme auf die Steuerung des Widerstandes 11 durch das Erfassen der Spannung vom Inverter 4.
Wenn das umlaufende Magnetfeld einer Drehzahl entsprechend einem Generator der Statorwicklung der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 zugeführt wird, deren Welle mit der Kurbelwelle der Maschine 1 gekuppelt ist, wird in der Statorwicklung Wechselstrom erzeugt. Dieser Wechselstrom wird in Gleichstrom umgesetzt durch den Inverter 4 und wird an die Klemmen E1 und E2 angelegt.
Der Detektor 13 erfaßt die Spannung und überträgt ein Signal zu dem Schaltersteuergerät 14. Wenn die erfaßte Ausgangsspannung den vorgegebenen Pegel übersteigt, steuert das Schaltersteuergerät 14 den Widerstand 11 durch Übertragung von EIN-AUS-Steuersignalen zu dem Halbleiterschalter 12, um den Wirkwert des Widerstandes 11 zu vergrößern.
Die Fig. 11(a), 11(b), 11(c) und 11(d) zeigen die Beziehung zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle der Maschine 1 und dem Gleichspannungsausgang, dem Bremsmoment, dem Tastverhältnis und dem wirksamen Widerstandswert des Inverters 4.
Wie in Fig. 11 gezeigt, nimmt mit zunehmender Drehzahl der Maschine 1 von null bis zu einem bestimmten Wert der Drehzahl Nc1 das Bremsmoment ab, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 11(b) angedeutet. Wenn die Drehzahl von null bis zum Punkt Nc2 reicht, der geringfügig unter Nc1 liegt, erkennt der Detektor 13 die entsprechende Ausgangsspannung Vc und überträgt das Erfassungssignal zum Schaltersteuergerät 14. In Übereinstimmung mit den Erfassungssignalen überträgt das Schaltersteuergerät 14 zu dem Halbleiterschalter 12 EIN-AUS-Befehle. Im Ergebnis nimmt das Tastverhältnis des Halbleiterschalters 12 ab in Verfolgung der Zunahme der Drehzahl und die EIN-AUS-Steuersignale mit verringertem Tastverhältnis, wie in Fig. 11(c) gezeigt, werden zu dem Halbleiterschalter 12 übertragen.
Infolge des Betriebs des Halbleiterschalters 12 gemäß dem EIN-AUS-Steuersignal nimmt der Wirkwiderstandswert des Widerstandes 11 zu, wie in Fig. 11(d) gezeigt. Dies verbessert die Anpassung zwischen dem Generator und seiner Last in dem Bereich, wo die Drehzahl hoch ist. Und diese Verbesserung verbreitert den Anwendungsbereich der elektrischen Bremse für diesen Mechanismus.
Die Erfinder haben ferner festgestellt, daß eine Ansprechverzögerung auftritt, wenn die Steuerung mit dem erfaßten Ausgang der Invertergleichspannung allein erfolgt. Deshalb wird die Drehzahl der Maschine 1, erfaßt durch den Sensor 6, dem Steuergerät vorher zugeführt und eine Hilfssteuerung oder eine Tastverhältnissteuerung gemäß der Drehzahl wird ausgeführt, wie in Fig. 11(c) gezeigt. Nachdem die Invertergleichspannung erfaßt worden ist, wird das Steuerschema korrigiert durch die vorerwähnte EIN-AUS-Steuerung. Dies erstreckt den Bereich stabiler Bremsmomente noch weiter.
Die Ergebnisse der verschiedenen Tests haben ferner ein anderes Problem offenbart, obwohl dieses Problem weniger wichtig ist als das obige. Wenn das elektrische Bremsen kontinuierlich für eine lange Zeit angewandt wird, steigt die Temperatur des Widerstandes 11 an und erhöht so seinen Widerstand, was gleichzeitig allmählich das Bremsmoment absenkt. Dieses Problem kann im wesentlichen gelöst werden durch Verwenden eines Widerstandes mit einem niedrigeren Temperaturkoeffizienten, doch ist es in der Praxis schwierig, einen preiswerten Widerstand mit niedrigem Temperaturkoeffizienten zu bekommen. Deshalb sollte der wirksame Widerstandswert des Widerstandes 11 abgesenkt werden durch Verwendung des vorerwähnten Schaltkreises, wenn er für das Bremsen über einen längeren Zeitraum zum Einsatz kommt.
Für diesen Zweck haben die Erfinder versucht, den wirkenden Wert des Widerstandes 11 zu steuern durch Erfassen des elektrischen Stroms, der den Widerstand 11 durchfließt. Bei diesem Verfahren wird der wirksame Wert gesteuert, wenn der Strom kleiner wird im Vergleich mit der Gleichspannung, die an den Widerstand angelegt wird. Die Erfinder haben auch ein anderes Verfahren versucht, um den wirksamen Wert des Widerstandes 11 zu steuern durch Bereitstellen eines Temperatursensors am Widerstand 11. Bei dieser Methode wird die Steuerung ausgeführt, wenn der Ausgang von dem Sensor eine höhere Temperatur als einen vorbestimmten Wert zeigt.
Wenn das Bremsen fortgesetzt wird und der Umsatz der elektrischen Leistung für einen langen Zeitraum erfolgt, steigt die Temperatur des Widerstandes 11 an. Der Detektor 15 erfaßt den Temperaturanstieg im Widerstand 11 in Form von elektrischem Strom und überträgt den Detektorausgang zu einem Schaltersteuergerät 14. Das Schaltersteuergerät 14 liefert EIN-AUS-Steuersignale, welche das Tastverhältnis zu dem Halbleiterschalter 12 ändern, so daß der wirksame Wert des Widerstandes 11 auf einem niedrigen Wert gehalten werden kann.
Fig. 12(a) zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Widerstandswert, Fig. 12(b) die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Tastverhältnis und Fig. 12(c) die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis und dem wirksamen Widerstandswert.
Wenn die Temperatur des Widerstandes 11 zunimmt, steigt der Widerstandswert an, wie mit der gestrichelten Linie in Fig. 12(a) gezeigt, und die elektrische Leistung, die vom Widerstand 11 in thermische Energie umgesetzt wird, nimmt ab. Das Tastverhältnis andererseits wird gesteuert, um zuzunehmen mit dem Temperaturanstieg, wie in Fig. 12(b) gezeigt. Der wirksame Widerstandswert nimmt ab mit der Zunahme des Tastverhältnisses, wie in Fig. 12(c) gezeigt.
Die Zunahme der Temperatur des Widerstandes 11 wird als elektrische Signale durch den Detektor 15 erfaßt und diese Signale werden zu dem Schaltersteuergerät 14 übertragen, so daß ein EIN-AUS-Steuersignal zu dem Halbleiterschalter 12 übertragen wird für die Erhöhung des Tastverhältnisses, und der Widerstandswert wird im wesentlichen so abgesenkt, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 12(a) gezeigt. Dies ermöglicht die Umsetzung einer hohen elektrischen Leistung über eine längere Zeit, um so das Bremsmoment aufrechtzuerhalten.
Der Inverter 4 kann auch gesteuert werden mit elektrischen Signalen, welche die Temperaturzunahme des Widerstandes 11 erfassen in der folgenden Weise. Wenn in Fig. 1 die Induktionsmaschine 2 als ein Generator arbeitet, wird Wechselstrom in der Statorwicklung der Induktionsmaschine erzeugt. Er wird mittels des Inverters 4 in Gleichstrom umgesetzt und an den Widerstand 11 angelegt für die Umsetzung elektrischer Leistung. Wenn die Umsetzung der elektrischen Leistung über längere Zeit anhält, steigt die Temperatur des Widerstandes 11 an. Der Detektor 15 erfaßt die Temperaturzunahme am Widerstand 11 aus seinem elektrischen Strom und überträgt den erfaßten Ausgang zu dem Invertersteuergerät 5. Das Invertersteuergerät 5 kann die Pulsbreite steuern, um die Ausgangsspannung des Inverters zu erhöhen. Das Invertersteuergerät 5 kann auch die Drehzahl des Magnetfeldes der Induktionsmaschine steuern, um die Ausgangsspannung des Inverters zu vergrößern.
Fig. 13(a), 13(b) und 13(c) zeigen die Beziehung der Temperaturzunahme zum Widerstandswert (R), zur umgesetzten Leistung (P) und zur erzeugten Spannung (V).
Wenn die Temperatur im Widerstand 11 ansteigt, wie in Fig. 13(a) gezeigt, erhöht sich der Widerstandswert (R) des Widerstands 11 und die umgesetzte elektrische Leistung nimmt ab, wie mit der gestrichelten Linie in Fig. 13(b) angedeutet. Der Detektor 15 erfaßt die Temperaturzunahme im Widerstand 11 in Form elektrischer Signale, und die Spannung (V), erzeugt durch den Inverter 4, wird erhöht durch das Invertersteuergerät 5 entsprechend der Temperatur, um auf diese Weise den Leistungsumsatz auf einem hohen Pegel aufrechtzuerhalten, wie mit der ausgezogenen Linie in Fig. 13(b) gezeigt.
Der Betrieb und die Struktur von anderen Ausführungsformen als den oben beschriebenen sind identisch bezüglich Fig. 1 und 5. Aus Gründen der Vereinfachung wurden überlappende Beschreibungen weggelassen.
Wie oben beschrieben, umfaßt die Steuerung des Widerstandswertes des Widerstandes 11 mehrere Faktoren. Es ist deshalb erforderlich für das Schaltersteuergerät 14, dargestellt in Fig. 10, in der Lage zu sein, den Widerstandswert optimal zu steuern unter Berücksichtigung einer Anzahl von Faktoren. Ein Steuermodell ist in Fig. 14 dargestellt für die Ausführungsform des Schaltersteuergeräts 14. Das Schaltersteuergerät 14 wird in der Praxis realisiert durch ein programmiertes Steuergerät, dargestellt in Fig. 14. In dem Modell wird die Eingangsgleichspannung Vdc überwacht durch einen Komparator im Hauptsteuersystem, und wenn die Spannung den vorbestimmten Pegel übersteigt (entsprechend der oben erwähnten Vc), wird ein EIN-AUS-Steuersignal ausgegeben, um die Gleichspannung Vdc in Übereinstimmung mit Vc zu bringen. Das erste Hilfssteuersystem ist vorgesehen, wo die Eingangsdrehzahl überwacht wird und verglichen wird mit einer abgespeicherten Tabelle, und wenn die Drehzahl den vorbestimmten Pegel erreicht hat (entsprechend den obigen Nc2), wird ein EIN-AUS-Steuersignal ausgegeben. Das Hauptsteuersystem ist mit dem Hilfssteuersystem über eine UND-Schaltung verknüpft.
Es gibt einen weiteren Faktor für die Steuerung beim Temperaturanstieg im Widerstand 11. Der Faktor wird gesteuert durch Ausgabe von Steuersignalen, wenn entweder der Eingang vom Temperatursensor (nicht dargestellt), vorgesehen am Widerstand 11, oder mit dem erfaßten Strom durch den Widerstand 11 oder alternativ durch das Verfahren der Korrektur des Steuerausgangs von dem obigen ersten Hilfssteuersystem vorgesehen ist.
Um diese Operationen auszuführen, werden Steuerprogramme vorbereitet für den Mikroprozessor CPU der Fig. 5, wie in Fig. 15-18 als Flußdiagramme gezeigt. Fig. 15 zeigt ein Flußdiagramm im Bremsmodus, Fig. 16 im Laufmodus, Fig. 17 im Hilfsantriebsmodus und Fig. 18 im Startmodus. In Fig. 15- ist die Steuerung durch den Temperatursensor oder durch den Stromsensor, was Änderungen des Widerstandswertes kompensiert, weggelassen.
Wie oben gezeigt, kann diese Erfindung koordinierte Steuerung ausführen durch Erfassen der Drehzahl der Hauptwelle der Brennkraftmaschine 1 und der Ausgangsspannung vom Inverter 4 und durch Ändern des Tastverhältnisses von EIN-AUS-Steuersignalen, die dem Halbleiterschalter 12 zuzuführen sind, basierend auf dem erfaßten Ausgang, so daß das Bremsmoment über einen weiten Bereich aufrechterhalten werden kann. Wenn Leistung während langer Zeit umgesetzt wird und die Temperatur im Widerstand 11 ansteigt, erfaßt diese Erfindung den elektrischen Strom entsprechend der Temperaturänderung und ändert das Tastverhältnis der EIN- AUS-Steuersignale, die dem Halbleiterschalter 12 zuzuführen sind, so daß die Steuerungen über eine Anzahl von Faktoren harmonisiert werden und das Bremsmoment über eine lange Zeitperiode aufrechterhalten werden kann.
Die vorerwähnte Ausführungsform der Erfindung hat eine Struktur, bei der der Rotor der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 auf dem Schwungrad montiert ist, das in Verbindung steht mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, und ein Stator ist auf der Innenseite des Schwungradgehäuses montiert. Doch ist die Montageposition der Induktionsmaschine nicht beschränkt auf das Schwungrad oder das Schwungradgehäuse.
Einige der Ausführungsformen derselben werden nachstehend beschrieben. Fig. 19 zeigt einen Aufbau, bei dem die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 auf der Frontseite einer Brennkraftmaschine montiert ist. Obwohl diese Struktur unterlegen ist, indem sie nicht an einem konventionellen Fahrzeugchassis montiert werden kann, kann sie einen besseren Ausgleich für die Kurbelwelle schaffen und ein Kurbelwellentorsionsdämpfer kann weggelassen werden.
Fig. 20 zeigt einen Aufbau, bei dem die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 am hinteren Abschnitt des Getriebes 300 montiert ist. In diesem Fall ist die Induktionsmaschine 2 nicht integral mit der Brennkraftmaschine 1, kann jedoch abgetrennt werden durch eine Kupplung (nicht dargestellt) und das Getriebe 300. Dieser Aufbau ermöglicht das Anlegen von Bremskraft selbst dann, wenn von der Brennkraftmaschine 1 getrennt, weil die Struktur integral ist mit der Drehung der Achse.
Fig. 21 zeigt einen Aufbau, bei dem die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 am Eingang der Hinterachse 40 montiert ist. Wie der Aufbau gemäß Fig. 20, kann dieser Aufbau mittels einer Kupplung (nicht dargestellt) getrennt werden oder mittels des Getriebes 300, und ist deshalb nicht integral mit der Brennkraftmaschine 1. Die Befestigungsstruktur an der Brennkraftmaschine ist identisch mit einer, die für konventionelle Maschinen verwendet wird, ohne notwendige Änderungen oder Hinzufügungen, mit Ausnahme der Änderung der Länge der Kardanwelle.
Fig. 22 zeigt einen weiteren Aufbau, bei dem die Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 auf der Kardanwelle 30 zwischen dem Getriebe 300 und der Hinterachse 40 montiert ist. Wie bei den Beispielen nach Fig. 20 und 21, kann sie durch eine Kupplung (nicht dargestellt) oder durch das Getriebe 300 abgetrennt werden und ist nicht integral mit der Brennkraftmaschine 1. Es ergibt sich ein verbesserter Raumfaktor und die Kapazität, eine große umlaufende Maschine einzusetzen.
Wie oben erwähnt, kann selbst dann, wenn die Einbauposition einer Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine 2 an dem Kraftfahrzeug unterschiedlich ist, jede Ausführungsform den gleichen Effekt erzielen, wie in der vorstehenden Erläuterung festgehalten, weil die Aufbauten und Betriebsgänge dieselben sind.

[INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN]

Da der Mechanismus dieser Erfindung einen Mehrphasen-Käfigläufer-Induktor umfaßt, verglichen mit einem Verzögerer vom Wirbelstromtyp oder einen Induktortyp-Leistungsgenerator nach dem Stand der Technik, ist dieser Mechanismus kleiner und dauerhafter, weniger laut und weniger empfindlich gegenüber Magnetflußlecks, um dadurch eine stärkere Bremskraft zu erzeugen. Da der Mechanismus einen breiteren Spalt zwischen seinem Statorkern und dem Rotorkern zuläßt, kann die Herstellungsgenauigkeit weniger genau sein. Dieser Mechanismus ist deshalb sehr gut geeignet für die Massenherstellung von Elektrobremseinrichtungen. Dieser Mechanismus ist anwendbar auf verschiedene Kraftfahrzeuge einschließlich großer, mittlerer und kleinerer Automobile.
Dieser Mechanismus ist mit einem Invertermittel ausgestattet, das hinreichend Frequenzen einstellen kann zur Ausgabe einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des magnetischen Drehfeldes des Mehrphasen- Käfigläufer-Induktors und mit einem Widerstand, der exzessive Übergangselektroenergie in thermische Energie umsetzen kann, wenn die Bremskraft angelegt wird, wodurch eine hohe Bremskraft aufrechterhalten wird durch Umsetzen exzessiver elektrischer Energie, die beim Bremsen erzeugt wird. Der Mechanismus dieser Erfindung kann betrieben werden als ein Antriebsmittel bei niedrigen Kosten und dadurch wirksam die Energie rezyklisieren, die beim Bremsen unvermeidlich erzeugt wird. Dies spart Brennstoff.
Darüber hinaus kann die Erfindung eine praktische Anwendung finden, welche kräftige Bremsmomente erzeugen kann, die über lange Zeitperioden wirksam sind und über einen weiten Bereich von Drehzahlen.

Claims

1 . Ein elektrischer Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug mit einer umlaufenden elektrischen Maschine (2), die an die Kurbelwelle (226) einer Brennkraftmaschine (1) für den Antrieb der Achse des Fahrzeugs angekoppelt ist, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kurbelwelle (226) und die Drehwelle der umlaufenden Maschine (2) direkt gekuppelt sind, daß die umlaufende Maschine (2) eine Mehrphasen- Käfigläufer-Induktionsmaschine ist, daß ein elektrisches Mittel vorgesehen ist zum Induzieren eines umlaufenden magnetischen Feldes für die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2), und daß der Mechanismus eine Gleichspannungs-Leistungsquelle einschließlich einer wiederaufladbaren Batterie (3) und einen Inverter (4) umfaßt, der ein umlaufendes magnetisches Feld zu der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) übergibt, wobei der elektrische Strom von der Gleichspannungs-Leistungsquelle geliefert wird, wobei der Inverter (4) einen Frequenzeinstellbereich aufweist zum Ermöglichen von Ausgängen mit einer Frequenz, entsprechend der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes, die höher ist als jene der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2), und einer Frequenz, entsprechend der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes, die niedriger ist als jene der Drehzahl, jedoch in derselben Richtung.

2. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem der Rotor (221 bis 224) der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) auf dem Schwungrad (200) montiert ist, das im Eingriff mit der Kurbelwelle (226) der Brennkraftmaschine (1) steht.

3. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 2, bei dem der Stator (211, 212) der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) innerhalb des Schwungradgehäuses (215, 216) der Brennkraftmaschine (1) montiert ist.

4. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem das Invertermittel (4) Schalterelemente (Qa . . . Qf) eines komplexen Typs umfaßt, die zwischen die Phasenklemmen der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) und die positiven und negativen Klemmen der Gleichspannungs-Leistungsquelle geschaltet sind, und der einen parallelen Schaltkreis aus Transistoren und Dioden umfaßt.

5. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem er ferner einen Rotationssensor (6) umfaßt, der die Drehzahlinformation der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine (2) als elektrische Signale erfaßt, ein Steuermittel (14), das eine Steuerreferenz erzeugt, wenn das Fahrzeug angetrieben wird, einen Addierer, der die Steuerreferenz und die Drehzahlinformation addiert, und ein EIN-AUS-Steuersignal für die Schalterelemente (Qa . . . Qf) erzeugt, und eine Gleichspannungsschaltung eines Schalterkreises (12), angeschlossen an sowohl die Klemmen der Gleichspannungs-Leistungsquelle (3) als auch eines Widerstandes (11) von niedrigem Widerstandswert.

6. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem das Steuermittel (14) für das Einstellen der Steuerreferenz einen ersten Schalter (S1) umfaßt, der durch den Fahrer manipuliert wird und einen Hilfsantriebsbefehl gibt, einen zweiten Schalter (S2), der von dem Fahrer manipuliert wird und der ein Hilfsbremskommando gibt, und einen Programmkontroller (CT2), der einen unterschiedlichen positiven oder negativen Schlupf für die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) gibt durch Manipulieren des ersten oder zweiten Schalters (S1, S2).

7. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus nach Anspruch 5, bei dem das Steuermittel (14), das die Steuerreferenz liefert, eine Schaltung umfaßt, die als einen Eingang die Betriebsdaten für einen Zündschlüsselschalter (KS) der Brennkraftmaschine (1) empfängt, während die Programmschaltung (CT2) ein Mittel enthält, das ein umlaufendes Magnetfeld liefert, geeignet zum Betätigen der Brennkraftmaschine (1) zu der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2), basierend auf den Betriebsdaten, um die Steuerreferenz auszugeben.

8. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem die Gleichspannungs-Leistungsquelle (3) eine wiederaufladbare Batterie (31) mit einer Nennspannung umfaßt, die niedriger ist als die Steuerspannung der Gleichspannungs- Leistungsquelle, einen Aufwärtszerhacker (Q2) und einen Abwärtszerhacker (Q3) von einem Reaktortyp, verbunden mit der wiederaufladbaren Batterie (31).

9. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem der Schalterkreis (12) ein Schaltkreismittel umfaßt, das sich automatisch schließt, wenn die Klemmenspannung der Gleichspannungs-Leistungsquelle (3) eine vorbestimmte Spannung erreicht, welche die Steuerspannung derselben übersteigt.

10. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem dieser ferner ein Mittel (34) umfaßt, das die wiederaufladbare Batterie (31) auf einem vorgebbaren Zielpegel hält, der niedriger ist als ihre bemessene Kapazität.

11. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 10, bei dem der voreingestellte Zielpegel 50 bis 70% der bemessenen Kapazität desselben beträgt.

12. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem das System ferner einen Detektor (14) umfaßt, der elektrische Signale entsprechend der Drehzahl der Kurbelwelle (226) erfaßt, und einen Kontroller (14), der den wesentlichen Wert des Widerstandes (11) gemäß der Drehzahl, indiziert durch den Erfassungsausgang von dem Detektor, erhöht.

13. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 12, bei dem der Kontroller ferner einen Halbleiter-Schalterkreis (12) umfaßt, der in Serie mit dem Widerstand (11) geschaltet ist, und einen Schalterkontroller (14), der periodisch dem Halbleiter-Schalterkreis (12) EIN-AUS-Steuersignale zuführt, und bei dem der Schalterkontroller (14) einen Schaltkreis umfaßt, der das Tastverhältnis der EIN-AUS-Steuersignale ändert auf der Basis der Erfassungsausgänge.

14. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus nach Anspruch 13, bei dem der Detektor (14) einen Schaltkreis (13) umfaßt, der die an den Widerstand (11) angelegte Spannung als elektrische Signale entsprechend der Drehzahl der Kurbelwelle (226) erfaßt oder die Klemmenspannung der Serienschaltung des Widerstandes (11) und des Halbleiter- Schalterkreises (12).

15. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der Kontroller (14) den effektiven Wert des Widerstandes (11) entsprechend dem Erfassungsausgang von dem Detektor (13) steuert.

16. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem das System ferner einen Detektor (15) umfaßt, der elektrische Signale entsprechend der Temperatur des Widerstandes (11) erfaßt, und einen Kontroller (14), der den effektiven Wert des Widerstandes (11) auf einen niedrigen Wert steuert, wenn der Widerstand zunimmt.

17. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 16, bei dem der Kontroller einen Halbleiterschalter (12) umfaßt, der in Serie mit dem Widerstand (11) und einem Schalterkontroller (14) geschaltet ist, der periodisch EIN-AUS-Steuersignale dem Halbleiterschalter (12) zuführt, wobei der Schalterkontroller (14) eine Schaltung umfaßt, die das Tastverhältnis der EIN-AUS- Steuersignale gemäß dem Erfassungsausgang ändert.

18. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 17, bei dem der Detektor (15) eine Schaltung umfaßt, welche Änderungen in dem elektrischen Strom, der durch den Widerstand (11) fließt, als elektrische Signale entsprechend der Temperatur des Widerstandes (11) erfaßt.

19. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem der Schalterkontroller (14) ein Mittel umfaßt, das den wesentlichen Wert des Widerstandes (11) nur dann steuert, wenn der Erfassungsausgang von dem Detektor einen vorbestimmten Pegel übersteigt.

20. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem das System ferner einen Detektor (15) umfaßt, der elektrische Signale entsprechend der Temperatur des Widerstandes (11) erfaßt, und einen Kontroller (5), der den Gleichstrom des Inverters (4) entsprechend dem Erfassungsausgang des Detektors (15) steuert.

21. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 20, bei dem der Kontroller (5), der die Gleichspannung steuert, ein Mittel enthält, das die Pulsbreite des elektrischen Stromes steuert, der der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) zugeführt wird.

22. Der elektrische Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug nach Anspruch 20, bei dem der Kontroller (5), der den Gleichstrom steuert, ein Mittel umfaßt, das die Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes steuert, das der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2) zugeführt wird.

23. Ein elektrischer Brems- und Hilfsmotormechanismus für ein Motorfahrzeug mit einer umlaufenden elektrischen Maschine (2), die mit der Kurbelwelle (226) der Brennkraftmaschine (1) verbunden ist, welche die Achse des Fahrzeugs antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Maschine (2) eine Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine ist, daß ein elektrisches Mittel vorgesehen ist zum Zuführen eines umlaufenden Magnetfeldes zu der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2), daß die Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine direkt zwischen das Getriebe (300) und die Hinterachse des Fahrzeugs gekoppelt ist, und daß der Mechanismus eine Gleichspannungs-Leistungsquelle einschließlich einer wiederaufladbaren Batterie (3) sowie einen Inverter (4) umfaßt, der ein umlaufendes Magnetfeld der Mehrphasen-Käfigläufer- Induktionsmaschine (2) zuführt, wobei der elektrische Strom von der Gleichspannungs-Leistungsquelle geliefert wird, welcher Inverter (4) einen Frequenzeinstellbereich aufweist, um Ausgangsfrequenzen entsprechend der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes zu ermöglichen, die höher sind als jene der Mehrphasen-Käfigläufer-Induktionsmaschine (2), und einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des umlaufenden Magnetfeldes, die niedriger ist als jene der Drehzahl, jedoch in derselben Richtung.