DE4231359A1 - Steuergeraet fuer einen induktionsmotor - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Steuergerät für
einen Induktionsmotor. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Steuerge
rät für einen Induktionsmotor, das vorteilhaft für die Steuerung eines in
ein elektrisches Motorfahrzeug oder einen elektrischen Wagen als An
triebsmotor eingebauten Induktionsmotors geeignet ist.
Um für einen elektrischen Wagen hohe Leistungsfähigkeit im Betrieb und
hohe Geschwindigkeit zu gewährleisten, ist nicht nur ein unabhängiger
Antrieb der einzelnen Räder erforderlich, sondern auch ein mit hoher
Verläßlichkeit aufgebautes Antriebssystem mit einem elektrischen Motor
und einem hierfür vorgesehenen Steuergerät.
Unter diesen Umständen bildet sich in diesen Jahren ein wachsender
Trend zur Verwendung eines wechselrichtergetriebenen Induktionsmotors
für den Antrieb elektrischer Wagen aus, in Verbindung mit einem
Vektorregelsystem für den Induktionsmotor hinsichtlich der Möglichkeit,
den Wagen mit hoher Geschwindigkeit laufen zu lassen und zugleich mit
hochgenauer Steuerung zu arbeiten.
Als bekannte Geräte dieser Art können diejenigen erwähnt werden, die
in den Japanischen Schriften JP-A-56-66 101, JP-A-57-1 77 203, JP-A-63-
87 192 und JP-A-2-1 97 284 beschrieben sind.
In einem Antriebssystem für einen elektrischen Wagen verlangt man die
Verfügbarkeit des Systems für Anhalten oder Parken des elektrischen
Wagens mit Sicherheit in jeder Situation, und die Möglichkeit des erneu
ten Startens des Wagens falls er wegen eines Fehlers angehalten wurde,
da das Auftreten von Fehlern praktisch unvermeidbar ist.
In diesem Zusammenhang ist zwecks Realisierung der oben erwähnten
Vektorregelung die Verwendung eines Drehzahlsensors (der auch ein
Winkelgeschwindigkeitssensor genannt werden kann) unentbehrlich. Als
Folge davon setzt das Auftreten eines Fehlers in dem Drehzahlsensor die
Vektorregelung außer Kraft, was wiederum in abnormaler Drehmoment
erzeugung im Induktionsmotor resultiert, wobei gefährliche Zustände für
das Fahren oder den Betrieb des elektrischen Wagens entstehen.
Im übrigen ist in Verbindung mit dem Wechselrichter zur Lieferung
elektrischer Leistung an den Induktionsmotor auch zu bemerken, daß die
Lebensdauer der Komponenten, die den Wechselrichter bilden, auch an
sich begrenzt ist, was unvermeidbar Anlaß zum Auftreten von Fehlern
ist. Natürlich wird nach Auftreten eines Fehlers in dem Wechselrichter
das Regelsystem außer Kraft gesetzt, so daß das Antriebssystem unbe
herrschbar wird, wobei ebenfalls eine gefährliche Situation entsteht.
In den Steuer- bzw. Antriebssystemen für elektrische Wagen aus dem
Stand der Technik, wie sie in den oben erwähnten Fundstellen beschrie
ben sind, wird jedoch der Möglichkeit des Auftretens gefährlicher Zustän
de des elektrischen Wagens wegen Fehlzuständen des Drehzahlsensors
und des Wechselrichters nicht angemessene Aufmerksamkeit geschenkt, so
daß eine Vielzahl von Problemen ungelöst bleibt, wie im folgenden
beschrieben.
- 1. Zum Zweck der Steuerung von Geschwindigkeit und Drehmoment mit hoher Genauigkeit wird die Vektorregelung durchgeführt, wobei man das Ausgangssignal des Drehzahlsensors rückkoppelt. In der Vektorregelung ist daher die Verwendung eines Drehzahlsensors unentbehrlich. Dementsprechend wird bei Auftreten eines Fehlers im Drehzahlsensor das Drehmoment des Induktionsmotors übermäßig groß oder klein oder es wird ein Drehmoment entgegengesetzter Polarität erzeugt, was schließlich zu so unerwünschten Situationen führt, wo die stabile Strom-/Leistungssteuerung nicht mehr wirkt, was den Betrieb des elektrischen Wagens gefährlich macht und ein ernstes Problem darstellt.
- 2. Wenn ein Fehler wie Überstrom, Unwirksamkeit einer der drei Ausgangsphasen oder dergleichen in dem Wechselrichter auftritt, der elektrische Leistung an den Induktionsmotor liefert, können uner wünschte Phänomene wie ungenügende Antriebsleistung oder Stehen bleiben des elektrischen Wagens und dergleichen auftreten, was ebenfalls zum außer Kraft setzen der Steuerung- und Antriebsmög lichkeiten führt und einen gefährlichen Fahrzustand des elektrischen Wagens herbeiführt.
- 3. Da das Steuersystem den schädlichen Einflüssen von Fehlsignalen, wie z. B. äußeren Störungen (Rauschen) ausgesetzt ist, wird der Betrieb des Wechselrichters oft unnötigerweise unterbrochen, was das Problem ergibt, daß das Steuer-/Antriebssystem nicht ausreichend verläßlich ist.
- 4. Im Falle eines Antriebssystem für den Antrieb einer Mehrzahl von einzelnen Rädern, die voneinander unabhängig sind, zum Zweck der Realisierung einer hochgenauen Steuerung der Wagengeschwindigkeit und des Motordrehmoments, führt das Auftreten eines Fehlers in einem der Antriebssysteme zu einem wesentlichen Lastungleichge wicht relativ zu dem anderen Antriebssystem oder den anderen Antriebssystemen. Nimmt man beispielsweise an, daß die Antriebs leistung eines von einem Fehler betroffenen Antriebssystems auf Null fällt, muß die Erzeugung des gesamten Drehmoments von dem oder den anderen Antriebssystemen aufgebracht werden. In einem ande ren Fall, wo die Antriebsleistung von einem Antriebssystem über mäßig ansteigt, wird das von den anderen Systemen erzeugte Dreh moment sinken. In jedem Fall wird ein wesentliches Lastungleichge wicht zwischen oder unter einer Vielzahl von Antriebssystemen auftreten, was das Problem mit sich bringt, daß der Betrieb des elektrischen Wagens einschließlich der Lenkung durch ein Steuerrad sehr gefährlich wird.
In Anbetracht des Standes der Technik wie oben beschrieben, ist es
daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät für einen in
einen Wagen eingebauten Induktionsmotor zu schaffen, das in der Lage
ist, die Erzeugung von übermäßig großem oder kleinem Drehmoment
und Strom auch dann zu unterdrücken, wenn ein Fehler im Wechselrich
ter auftritt, und es ermöglicht, mit verbesserter und vergrößerter Sicher
heit im wesentlichen in jeder denkbaren Situation anzuhalten oder zu
parken.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Steuergerät für einen Induk
tionsmotor zum Antrieb eines elektrischen Wagens zu schaffen, der
Fehlsignale von den eigentlichen Ausgangssignalen eines Drehzahlsensors
unterscheiden kann, um dadurch dauernd einen stabilen Fahrzustand des
elektrischen Wagens zu gewährleisten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuergerät für
einen elektrischen Wagen zu schaffen, der sicheren Betrieb des elek
trischen Wagens ermöglicht, auch wenn unter einer Vielzahl von An
triebssystemen ein Lastungleichgewicht auftritt.
In Anbetracht des obigen und anderer Ziele, die im Laufe der Be
schreibung deutlich werden, wird entsprechend einem ersten oder all
gemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung die Lehre gegeben, die
Wechselrichtersteuerung von einer Vektorregelung auf eine U/f-Steuerung
(Konstantregelung des Verhältnisses von Spannung und Frequenz) umzu
schalten, die keine Rückkopplung des Drehzahlsignals vom Drehzahlsen
sors erfordert, wenn im letzteren das Auftreten eines Fehlzustandes
festgestellt wird.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Antriebsregi
striergerät vorgesehen, mit dem sukzessive die Kontrollzustände des
Wechselrichters registriert werden, wobei nach Auftreten eines Fehlzustan
des im Drehzahlsensor die Eingangsbedingungen für die Vektorregelung
bestimmt werden durch Verwendung der im Antriebsregistriergerät ge
speicherten Daten, um dadurch die Vektorregelung ohne die Notwendig
keit zum Rückgriff auf die Verwendung des Drehzahlsignals fortzusetzen.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Lehre
gegeben, daß die Drehzahl des Induktionsmotors rechnerisch auf der
Basis der Fahrgeschwindigkeit des elektrischen Wagens bestimmt wird,
um dadurch zu ermöglichen, daß die Vektorregelung durch Rückkopplung
des Ergebnisses der rechnerischen Bestimmung fortgesetzt werden kann.
Entsprechend noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Ver
fahren zur Bestimmung der Drehzahl des Induktionsmotors aus der
Fahrgeschwindigkeit vorgeschlagen, wobei die effektive Übersetzung eines
Getriebes berücksichtigt wird, die den Ausgang des Induktionsmotors mit
der Kraftübertragung des elektrischen Wagens koppelt, wobei das Resul
tat der rechnerischen Bestimmung rückgekoppelt wird, so daß die Vektor
regelung fortgesetzt werden kann.
In diesem Zusammenhang sollte das Verfahren zur Bestimmung der
Drehzahl des Induktionsmotors aus der Fahrgeschwindigkeit durch Be
rücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses vorteilhafterweise als Hilfsein
richtung vorgesehen sein, um mit einem Fehler im Drehzahlsensor fertig
zu werden, da dieses Verfahren wegen des Auftretens mechanischen
Spiels, wie Rückschlägen, sowie wegen Verzögerungen in der Signalver
arbeitung geringe Genauigkeit aufweist.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ferner die
Lehre gegeben, den Induktionsmotor und den Wechselrichter bei Auf
treten eines Fehlers im Wechselrichter voneinander elektrisch zu trennen.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung
vorgesehen, die entscheidet, ob eine fehlerhafte Arbeitsweise, wie festge
stellt, äußeren Störungen wie Rauschen zugeschrieben werden kann.
Wenn die Antwort dieser Entscheidungseinrichtung positiv ist, wird die
Stromversorgung zum Induktionsmotor einmal unterbrochen und nach
Ablauf einer kurzen Zeit ab der Unterbrechung wieder eingeschaltet.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung in Anwendung auf
eine Vielzahl von Antriebssystemen wird vorgeschlagen, daß bei Fest
stellung eines Fehlzustandes in einem der Antriebssysteme die Wechsel
richter und die Induktionsmotoren aller Antriebssysteme einmal elektrisch
getrennt werden, und daß nachfolgend die Stromversorgung zu den An
triebssystemen wieder eingeschaltet wird, mit Ausnahme des Systems, für
das ein Fehlzustand festgestellt worden war.
In der Vektorregelung wird die Drehzahl (Umdrehungen pro Minute)
von einem Drehzahlsensor festgestellt, worauf vektorielle Rechenoperatio
nen durchgeführt werden durch Vergleichen der Drehzahl mit den rech
nerisch bestimmten Phasen des magnetischen Flusses und einem Ge
schwindigkeitsbefehlswert, um dadurch die Geschwindigkeitsregelung oder
Drehmomentregelung durchzuführen. Dementsprechend ist der Drehzahl
sensor unentbehrlich. Andererseits, im Falle der U/f-Steuerung ist der
Geschwindigkeitsbefehl nur durch das Vorgeben von Spannung und
Frequenz bestimmt, wodurch die Drehzahl gesteuert wird. Mit anderen
Worten, die U/f-Steuerung kann ohne die Notwendigkeit zur Verwendung
eines Drehzahlsensors verwirklicht werden. Daher kann entsprechend der
Lehre nach der Erfindung die Geschwindigkeitssteuerung wirksam bleiben,
selbst wenn in dem Drehzahlsensor ein Fehler auftritt, wodurch der
elektrische Wagen sicher angehalten oder geparkt werden kann. Der
elektrische Wagen kann nämlich sicher geparkt werden durch Eingabe
eines entsprechenden Geschwindigkeitsbefehls an das Antriebssystem.
Zu dieser Zeit kann ein regeneratives Bremsen entsprechend der Lei
stungsfähigkeit des Wechselrichters durchgeführt werden, indem man ein
hierfür geeignetes Stromsteuerungssystem anwendet.
Im allgemeinen ist es mit der U/f-Steuerung praktisch unmöglich, die
Geschwindigkeitssteuerung mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Ins
besondere trachten Abweichungen von den Geschwindigkeitsbefehlswerten
im Fall der U/f-Steuerung zuzunehmen. Außerdem kann eine Drehmo
mentsteuerung hoher Genauigkeit nicht durchgeführt werden, im Unter
schied zur Vektorregelung. Aus diesen Gründen ist die U/f-Steuerung
der Vektorregelung hinsichtlich der Genauigkeit merklich unterlegen.
Unter diesen Umständen wird es vorgezogen, die U/f-Steuerung nur
dann anzuwenden, wenn im Drehzahlsensor ein Fehler auftritt, da sonst
die Anwendung im normalen Betriebszustand des elektrischen Wagens
nicht ausreichend genau ist.
Das Antriebsregistriergerät, das oben in Verbindung mit einem Aspekt
der Erfindung beschrieben worden ist, speichert die Daten für die Vek
torregelung an einem Zeitpunkt unmittelbar vor der Feststellung eines
Fehlzustands im Drehzahlsensor. Dementsprechend ist es durch Ver
wendung dieser Daten möglich, die Vektorregelung sogar im Fall der
Abwesenheit eines Signals vom Drehzahlsensor fortzusetzen, obwohl die
Zeitdauer für eine solche Regelung begrenzt ist, wobei der elektrische
Wagen kontinuierlich mit Sicherheit sogar nach dem Auftreten eines
Fehlers im Drehzahlsensor angetrieben werden kann.
Im übrigen kann bei Anwendung eines Antriebsregistriergeräts eine
vorbestimmte Steuerung ebenfalls verfügbar gemacht werden.
Wie oben ausgeführt, ist der Drehzahlsensor für die Vektorregelung
unentbehrlich. Auf der anderen Seite ist auch eine Vektorregelung ohne
Verwendung der Rückkopplung des Ausgangs des Drehzahlsensors vor
stellbar, wonach der Geschwindigkeitsbefehl und der Drehmomentbefehl
durch Vektorumwandlung des Primärstroms des Induktionsmotors unter
Berücksichtigung von Stromkreisparametern abgeleitet werden. Im Prinzip
kann mit einer solchen Vektorregelung die Geschwindigkeits- und Dreh
momentregelung des Induktionsmotors sicherlich so durchgeführt werden,
daß der elektrische Wagen in einer mehr oder weniger zufriedenstellen
den Art betrieben werden kann.
Die gerade erwähnte Vektorregelung ist jedoch der auf der Basis des
rückgekoppelten Drehzahlsignals vom Drehzahlsensor unterlegen.
In dem gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung vorgeschlagenen
System ist das Ergebnis der rechnerischen Bestimmung der Drehzahl
(Umdrehungen pro Minute) des Induktionsmotors auf der Basis der
Fahrgeschwindigkeit des elektrischen Wagens annähernd äquivalent dem
tatsächlich vom Drehzahlsensor erhaltenen Signal. Dementsprechend
kann der Betrieb des elektrischen Wagens mit Sicherheit für eine aus
reichend lange Zeit fortgesetzt werden, indem man auf der Basis der
rechnerisch wie oben erwähnt bestimmten Drehzahl die Vektorregelung
durchführt.
In diesem Fall kann die Drehzahl des Induktionsmotors rechnerisch aus
der Wagengeschwindigkeit bestimmt werden, wobei man die Getriebeun
tersetzung zu berücksichtigen hat. Jedoch in Anbetracht des Vorhanden
seins mechanischen Spiels in der Untersetzung und der Verzögerung, die
in der Signalverarbeitung auftritt, ist die Steuergenauigkeit geringer im
Vergleich zur Vektorregelung, die auf dem Signal des Drehzahlsensors
beruht. Dementsprechend sollte die Vektorregelung, die auf der rech
nerisch bestimmten Drehzahl des Induktionsmotors aufgebaut ist, vor
teilhafterweise als Hilfssteuereinrichtung verwendet werden, um mit dem
Auftreten eines Fehlers im Drehzahlsensor fertig zu werden.
Es wird ferner festgestellt, daß in dem Antriebssystem mit einem Wech
selrichter eine unkontrollierbare Situation vorliegen kann, wenn im
Wechselrichter ein Fehler auftritt. Beispielsweise führt ein Kurzschluß
fehler, wenn er auftritt, zu einem Überstromzustand, der den Wechsel
richter unsteuerbar macht. Um mit diesem Problem umzugehen, wird
gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, den Wechsel
richter und den Induktionsmotor voneinander elektrisch zu trennen. In
diesem Fall gelangt der Induktionsmotor in einen Freilaufzustand unter
Beseitigung aller elektrischen Kräfte, so daß der elektrische Wagen aus
schließlich aufgrund der Massenträgheit weiterfährt. Mit anderen Worten,
kann ein stabiler Fahrzustand des elektrischen Wagens ohne die Gefahr
des Einflusses abnormer Drehmomente gewährleistet werden.
Der elektrische Wagen kann somit mit Sicherheit geparkt oder angehal
ten werden, indem man die mechanische Bremse in dem auf der Mas
senträgheit beruhenden Fahrzustand betätigt, auch wenn im Wechselrich
ter ein Fehler auftritt.
Ein weiteres Problem eines Antriebssystems mit einem Wechselrichter
kann darin gesehen werden, daß eine Änderung im Wechselrichterausgang
aufgrund eines Fehlsignals, wie einer externen Störung (Rauschen) irr
tümlich als Auftreten eines Fehlers im Wechselrichter gewertet werden
kann, wodurch der elektrische Wagen unerwünscht zu einem Halt ge
zwungen wird. Um dieses Problem zu lösen, lehrt die vorliegende
Erfindung auch, daß bei Feststellung einer plötzlichen Änderung im
Wechselrichterausgang die Stromversorgung des Wechselrichters einmal
unterbrochen und nach Ablauf einer vorbestimmten kurzen Zeitperiode
(in der Größenordnung von Millisekunden) wieder in Gang gesetzt wird.
Wenn die Änderung des Wechselrichterausgangs dem Fehlsignal zuzu
schreiben ist (d. h. wenn im Wechselrichter ein kurzzeitiger abnormaler
Zustand eintritt), kann der Betrieb des Wagens nach dem Wiederein
schalten normal fortgesetzt werden. Es ist also entsprechend der Erfin
dung auch möglich, den elektrischen Wagen mit genügend hoher Si
cherheit selbst dann zu betreiben, wenn aufgrund eines Fehlersignals ein
abnormaler Betriebszustand des Wechselrichters auftritt.
Wie bereits beschrieben, führt in einem Antriebssystem der Art, in der
eine Mehrzahl von Rädern unabhängig voneinander angetrieben wird, das
Auftreten eines Fehlzustandes in einem der mehreren Radantriebssysteme
zu einem bemerkenswerten Lastungleichgewicht für die anderen Antriebs-
Systeme. Beispielsweise muß im Fall eines Zweiradantriebssystems, wenn
der Ausgang des Induktionsmotors für den Antrieb eines Rades gleich
Null wird, das vom Rad für den Betrieb geforderte Drehmoment von
dem Induktionsmotor für das andere Antriebsrad aufgebracht werden. In
dieser Situation ist das Steuern des elektrischen Wagens mit Hilfe eines
Steuerrads wegen des Ungleichgewichts der erzeugten Drehmomente
gestört, z. B. bei der Anwendung auf linke und rechte Antriebsräder, was
es praktisch unmöglich macht, den Wagen sicher zu betreiben. Dieses
Problem kann vermieden werden, gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung, durch Unterbrechung der Stromzufuhr zu allen Induktions
motoren oder Antriebssystemen nach der Feststellung des Auftretens
eines Fehlzustandes in einem der Induktionsmotoren der Antriebssysteme.
Dadurch kann der elektrische Wagen gemäß der Massenträgheit weiter
fahren, ohne von dem Ungleichgewicht im Drehmoment betroffen zu
sein, wobei die Freiheit der Betätigung des Steuerrades gewährleistet
werden kann, um den elektrischen Wagen in stabilem Zustand weiter
fahren lassen zu können.
In diesem Fall wird der elektrische Wagen in einen Freilaufzustand
gebracht. Der Wagen kann jedoch sicher geparkt werden, indem man
die mechanische Bremse anwendet, die konventionell für die Verzögerung
des Wagens vorgesehen ist. Hierauf kann die Geschwindigkeit des
Wagens auf ein Niveau gesenkt werden, das für den Betrieb sicher ist,
mit nur der Antriebsleistung, die man von dem normal arbeitenden
Induktionsmotor erhält. Alternativ kann der elektrische Wagen einmal
angehalten und dann zur Fortsetzung des Fahrens neu gestartet werden.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der Erfindung ist somit die
Möglichkeit geschaffen, den elektrischen Wagen sicher abzubremsen oder
zu betreiben, ohne in einen instabilen Zustand zu geraten, selbst wenn
wegen eines Fehlers in einem der mehreren Antriebssysteme ein
Lastungleichgewicht
entsteht. Der elektrische Wagen kann außerdem nach
Betätigung der mechanischen Bremse sicher verzögert, angehalten oder
geparkt werden. Es ist natürlich wünschenswert, den Wagen auf eine
Geschwindigkeit zu verzögern, bei der er mit nur der Antriebsleistung
des Induktionsmotors oder Antriebssystems, das keinen Fehler aufweist,
sicher fahren kann, oder alternativ den Wagen einmal anzuhalten und
ihn mit geringer Geschwindigkeit zu starten, in Anbetracht des Drehzahl
momentungleichgewichts zwischen dem linken und rechten Antriebsrad.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Steuergeräts für einen in einem
Wagen eingebauten Induktionsmotor entsprechend einem Aus
führungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf einen elek
trischen Wagen;
Fig. 2A und 2B sind Blockdiagramme, die eine Modifikation eines Vektorregel
kreises zeigen, der in dem Motorsteuergerät für einen elektri
schen Wagen vorgesehen ist, zusammen mit größeren zugeord
neten Komponenten;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Steuergeräts ent
sprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt; und
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Steuergeräts ent
sprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt.
Im folgenden wird das Steuergerät für einen Antriebsmotor eines elek
trischen Wagens entsprechend der vorliegenden Erfindung im Detail in
Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Induktionsmotor-Steuergeräts ent
sprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf
ein elektrisches Automobil oder einen elektrischen Wagen, bei dem
Gleichstromleistung aus einer eingebauten Batterie (nicht dargestellt)
durch einen Wechselrichter in dreiphasige Wechselstromleistung für die
Lieferung an einen Induktionsmotor 1 zum Antreiben des elektrischen
Wagens umgewandelt wird.
Zur Steuerung des Wechselrichters 3 sind zwei Typen von Steuerkreisen
vorgesehen, nämlich ein Vektorregelkreis 4 und ein U/f-Steuerkreis 5
(der dazu bestimmt ist, eine Konstantregelung des Verhältnisses aus
Spannung und Frequenz durchzuführen), wobei eines der von diesen
Steuerkreisen 4 und 5 gelieferten Signale durch einen Umschaltkreis 7
für den Antrieb des Induktionsmotors 1 ausgewählt wird. Nebenbei
gesagt, können sowohl der Vektorregelkreis 4 als auch der U/f-Steuer
kreis 5 entsprechend den aus dem Stand der Technik bekannten aufge
baut sein. Dementsprechend ist jede weitere Beschreibung dieser Kreise
unnötig.
Der Vektorregelkreis 4 hat einen Eingang, an den das Ausgangssignal
eines Drehzahlsensors 2 angelegt wird, der mit einer Ausgangswelle des
Induktionsmotors 1 gekoppelt ist. Wenn daher das Ausgangssignal des
Vektorregelkreises 4 vom Umschaltkreis 7 ausgewählt wird, wird der
Wechselrichter 3 unter der Vektorregelung betrieben, die durch Rückkop
plung einer Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) repräsentierenden
Signals vom Drehzahlsensor 2 bestimmt ist, während der Induktionsmotor
1 in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsbefehl und anderen
von einem Steuerkreis 6 für den elektrischen Wagen gelieferten Befehlen
gesteuert wird.
Der Wagensteuerkreis 6 hat Eingänge, die mit einem Beschleunigungs
signal, erzeugt durch Betätigung eines Beschleunigungspedals, einem
Bremssignal, erzeugt durch Drücken eines Bremspedals und dergleichen,
beaufschlagt sind, um dadurch eine Vielzahl von Befehlen, wie Geschwin
digkeitsbefehl und dergleichen, zu erzeugen. Die verschiedenen Befehle,
die von dem Wagensteuerkreis 6 ausgegeben werden, werden nicht nur
dem Vektorregelkreis 4, sondern auch dem U/f-Steuerkreis 5 zugeführt.
Andererseits wird das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 2 auch einem
Fehlzustands-Erfassungskreis 8 zugeführt, der dauernd das Ausgangssignal
des Drehzahlsensors 2 überwacht, um bei Auftreten eines Fehlzustands
im Ausgangssignal des Drehzahlsensors 2 ein abnormales Signal zu
erzeugen, wie z. B. bei Auftreten des Niveaus Null in Folge eines Draht
bruchs oder des Niveaus unendlich wegen eines Kurzschlusses. Das
Fehlzustandssignal wird dann dem Umschaltkreis 7 zugeführt.
Wie oben beschrieben, dient der Umschaltkreis 7 dazu, entweder den
Vektorregelkreis oder den U/f-Steuerkreis 5 für die Lieferung des Steu
ersignals an den Wechselrichter 3 auszuwählen. Insbesondere, solange
kein Fehlzustandssignal von dem Fehlzustands-Erfassungskreis 8 geliefert
wird, legt der Umschaltkreis 7 an den Wechselrichter 3 das Steuersignal
vom Vektorregelkreis 4 an, während nach Erhalt eines Fehlzustands
signals der Umschaltkreis 7 den U/f-Steuerkreis 5 für die Lieferung des
Steuersignals an den Wechselrichter 3 auswählt.
Im folgenden wird der Betrieb des Steuergeräts gemäß dem Aufbau nach
Fig. 1 beschrieben.
Im normalen Betriebszustand des Drehzahlsensors 2 wird von dem
Fehlzustands-Erfassungskreis 8 kein Fehlzustandssignal ausgegeben. Dem
entsprechend wird das von dem Vektorregelkreis 4 ausgegebene Steuersi
gnal an den Wechselrichter 3 geliefert.
Der Wechselrichter 3 ist dann also in der Vektorregel-Betriebsart, indem
man von dem Ausgangssignal des Drehzahlsensors 2 als Rückkopplungs
signal Gebrauch macht, wobei der Induktionsmotor 1 mit hoher Genau
igkeit entsprechend den vom Steuerkreis 6 des elektrischen Wagens
ausgegebenen Befehlen gesteuert wird. Als Ergebnis kann der Fahrzu
stand des elektrischen Wagens ordentlich und genau gesteuert werden.
Andererseits, falls aus einem Grund im Drehzahlsensor ein Fehlzustand
auftritt, wird vom Fehlzustands-Erfassungskreis ein Fehlzustandssignal
ausgegeben, was zur Folge hat, daß das Steuersignal für den Wechsel
richter 3 von dem vom Vektorregelkreis 4 ausgegebenen Signal über
wechselt auf das vom U/f-Steuerkreis 5 ausgegebene Signal.
Zu dieser Zeit wird der Wechselrichter 3 in die U/f-Betriebsart gebracht,
wobei der Wechselrichter durch das Steuersignal gesteuert wird, das vom
U/f-Steuerkreis 5 ausgegeben wird, wodurch die Drehzahlsteuerung des
Induktionsmotors 1 entsprechend den von dem Wagensteuerkreis 6
ausgegebenen Befehlen wirksam gemacht wird, um den weiteren Betrieb
des elektrischen Wagens ohne Rücksicht auf das Auftreten von Fehlzu
ständen im Drehzahlsensor zu ermöglichen.
In dem Stromversorgungsweg vom Wechselrichter 3 zum Induktionsmotor
1 ist ein Unterbrecherschalter SW9 in Verbindung mit einem Steuerkreis
10 für den Stromwegunterbrecher vorgesehen, der dazu bestimmt ist, den
Betrieb des Wechselrichters 3 zu überwachen. Insbesondere ist der
Steuerkreis 10 für den Stromwegunterbrecher so aufgebaut, daß er solche
abnormalen Betriebszustände des Wechselrichters feststellen kann, wie die
Abwesenheit einer von drei Phasenausgängen des Wechselrichters, oder
das Erscheinen einer Spannung über den Anschlüssen eines Halbleiterthy
ristors trotz vorhandenen Durchlaßsignal am Gatter des Halbleiterthyri
stors, und anderer Vorfälle.
Dank der oben beschriebenen Anordnung kann jeglicher abnormaler
Strom in Folge einer fehlerhaften Arbeitsweise des Wechselrichters durch
den Steuerkreis 10 für den Stromwegunterbrecher festgestellt werden,
welcher daraufhin den Unterbrecherschalter SW9 öffnet, wodurch die
Lieferung von abnormalem Strom an den Induktionsmotor sicher unter
brochen werden kann.
Es wird ferner bemerkt, daß Situationen auftreten können, in denen
Fehlsignale dem Steuersignal für den Wechselrichter 3 zugemischt wer
den, in Folge externer Störungen (z. B. Rauschen), wodurch der Ausgang
des Wechselrichters 3 zeitweilig abnormal wird. Um mit diesem Pro
blem fertig zu werden, kann man die Anordnung auch so treffen, daß
nach einmaligem Öffnen des Unterbrecherschalters SW9 nach Feststellung
eines Fehlzustands des Wechselrichters 3, durch den Steuerkreis des
Stromwegunterbrechers der Schalter SW9 nach Ablauf einer kurzen Zeit
wieder geschlossen wird. Mit diesem Aufbau kann der normale An
triebszustand schnell wiederhergestellt werden, auch wenn ein Fehlsignal
in Folge äußerer Störungen hinzugemischt wurde.
Wie man aus vorstehendem nun erkennen kann, ist es mit dem Aus
führungsbeispiel des Induktionsmotorsteuergeräts für einen elektrischen
Wagen wie oben beschrieben möglich, die unerwünschte Möglichkeit
weitgehendst zu unterdrücken, daß der elektrische Wagen in einen
betriebsunfähigen Zustand gerät oder in den gefährlichen Zustand, bei
dem der Induktionsmotor 1 unsteuerbar wird, selbst wenn im Drehzahl
sensor 2 ein Fehlzustand auftritt oder wenn im Betrieb des Wechselrich
ters 3 ein Fehlzustand entsteht, oder wenn ein Fehlsignal dem Steuersi
gnal für den Wechselrichter hinzugemischt wird. Auf diese Weise kann
mit dem Steuergerät für den Betrieb des elektrischen Wagens stets die
Sicherheit gewährleistet werden.
Im folgenden wird ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B beschrieben.
Insbesondere sind die Fig. 2A und 2B Blockdiagramme, die eine Modifi
kation des Vektorregelkreises des Induktionsmotorsteuergeräts für einen
elektrischen Wagen zusammen mit größeren zugeordneten Komponenten
zeigen, wobei Fig. 2A diese in einem normalen Zustand darstellen, bei
dem im Drehzahlsensor 2 kein Fehlzustand festgestellt worden ist, wäh
rend Fig. 2B den Zustand zeigt, in den das Induktionsmotorsteuergerät
wechselt, wenn ein Fehlzustand im Drehzahlsensor 2 auftritt. In diesen
Figuren bezeichnet ein Bezugszeichen 9 einen Unterbrecherschalter, der
in Fig. 1 mit SW9 bezeichnet ist, der mit Hilfe eines Steuerkreises 10
für die Stromkreisunterbrechung nach Auftreten eines Fehlzustands im
Wechselrichter 3 betätigt wird, um dadurch den Wechselrichter 3 vom
Induktionsmotor 1 zu trennen.
Bezugszeichen 10a bezeichnet ein Antriebsregistriergerät, das im Vektor
regelkreis 4 eingebaut ist. Solange der elektrische Wagen normal fährt
und der Induktionsmotor daher der Vektorregelung unterliegt, die auf
dem vom normal arbeitenden Drehzahlsensor 2 gelieferten Signal beruht,
d. h. wenn der in Fig. 2A gezeigte Zustand vorherrscht, holt das Antriebs
registriergerät 10a Zustandsdaten ª, b . . ., m, n, von den einzelnen
Komponenten und aktualisiert fortlaufend und aufeinanderfolgend diese
Daten, um dadurch die letzten Daten festzuhalten, während im abnorma
len Zustand nach Fig. 2B das Antriebsregistriergerät 10a die Daten ª, b,
..., m, n ausgibt, die im normalen Zustand empfangen und registriert
worden sind.
Zunächst wird der normale Zustand nach Fig. 2A betrachtet. In diesem
Zustand unterliegt der Induktionsmotor 1 einer Drehzahlregelung und
einer Drehmomentregelung aufgrund der Vektorregelung des Wechselrich
ters 3, indem der Ausgang des Drehzahlsensors 2 rückgekoppelt wird.
Demzufolge kann die Drehzahl und das Drehmoment des Induktions
motors 1 entsprechend den Befehlen gesteuert werden, die vom Steuer
kreis des elektrischen Wagens (in dieser Figur nicht gezeigt) eingegeben
werden, mit genügend hoher Genauigkeit, um eine ordentliche und
verläßliche Steuerung des fahrenden elektrischen Wagens zu gewähr
leisten.
Wenn in dem Drehzahlsensor 2 ein Fehlzustand auftritt, wechselt der
Zustand nach Fig. 2A in den Zustand nach Fig. 2B mit Hilfe eines
Umschaltkreises (der in dieser Fig. nicht dargestellt ist).
In dem Kreiszustand nach Fig. 2B wird eine Vektorregelung wirksam
gemacht, bei der das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 2 nicht benutzt
wird. In diesem Fall werden als der Eingangswert für die Vektorrege
lung die Daten ª, b, . . ., m, n verwendet, die in dem Antriebsregistrierge
rät 10a gespeichert sind, worauf die Vektorregelung des Wechselrichters
3 durch Verwendung dieser Daten bewirkt wird. Auf diese Weise wird
der Fehlzustands-Erfassungskreis 8, wenn der Vektorregelkreis 4 nach Fig.
1 in der Konfiguration nach den Fig. 2A und 2B verwirklicht wird, in
den Auszustand gesetzt, wodurch das Überwechseln zum U/f-Steuerkreis
5 durch den Umschaltkreis 7 außer Betrieb gesetzt ist.
Man erkennt somit mit der Konfiguration des Wechselrichtersteuerkreises
nach den Fig. 2A und 2B, daß man die Steuerung des Induktionsmotors
1 in einem genügend kontinuierlichen Zustand halten kann, um dauernd
den Betrieb des elektrischen Wagens mit hoher Genauigkeit und hoher
Sicherheit zu gewährleisten. Nebenbei bemerkt ist der Vektorregelbetrieb
des Kreises nach den Fig. 2A und 2B bereits bekannt. Daher wird die
weitere Beschreibung hiervon weggelassen.
Es wird somit verständlich, daß entsprechend dem Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 2A und 2B ein rascher Übergang zu der Vektorregelung
stattfindet, die nicht auf der Rückkopplung des Ausgangssignals des
Drehzahlsensors 2 beruht, falls ein Fehlzustand im Drehzahlsensor 2
festgestellt wird, wobei der Betriebszustand des elektrischen Wagens
sicher mit relativ hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, während
man den elektrischen Wagen kontinuierlich weiterfahren läßt.
Eine Version des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2A und 2B ist
vorstellbar, bei der ein Fehlzustands-Erfassungskreis (nicht dargestellt)
vorgesehen ist, um das Auftreten eines Fehlzustands im Wechselrichtersy
stem festzustellen, einschließlich des Drehzahlsensors 2 und des Regel
kreises 4, um dadurch bei Auftreten eines Fehlsignals den Schalter 9 zu
öffnen.
Somit wird mit der oben beschriebenen Anordnung der Schalter 9 bei
Auftreten eines Fehlzustands im Wechselrichter 3 einschließlich des
Drehzahlsensors 2 und des Regelkreises geöffnet, wobei der Induktions
motor 1 automatisch vom Wechselrichter abgeschaltet wird, um ihn in
den Freilaufzustand zu bringen.
Entsprechend der Version des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2A
und 2B wie gerade beschrieben, kann der elektrische Wagen durch
Betätigung eines mechanischen Bremssystems sicher betrieben werden, das
in Verbindung mit den Hinterrädern vorgesehen ist, wenn der Fehlzu
stand im Wechselrichter 3 einschließlich des Drehzahlsensors 2 und des
Regelkreises auftritt, wodurch genügend hohe Sicherheit gewährleistet
wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in
Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.
In dieser Figur bezeichnet ein Bezugszeichen 11 allgemein ein elektri
sches Antriebssystem umfassend eine Batterie DC, einen Wechselrichter
3, einen Vektorregelkreis 4, einen Steuerkreis 6 für einen elektrischen
Wagen und einen Fehlzustandserfassungs- und Umschaltkreis 16. Mit
diesem Antriebssystem wird der Induktionsmotor 1 vom Wechselrichter
3 in der Vektorregel-Betriebsart betrieben durch Verwendung des Aus
gangssignals des Drehzahlsensors 2, wobei der Ausgang des Induktions
motors 1 durch ein Untersetzungsgetriebe 12 zum Antrieb des elektri
schen Wagens auf die Räder 13 übertragen wird. In Fig. 3 bezeichnet
Bezugszeichen 14 ein Bremssystem, Bezugszeichen 15 einen Raddrehzahl
sensor und Bezugszeichen 17 ein Rechengerät zur Umwandlung des
festgestellten Wertes des Sensors 15 in die Drehzahl (Umdrehungen pro
Minute) des Induktionsmotors 1.
Mit der Anordnung nach Fig. 3 kann der Betrieb des elektrischen
Wagens mit hoher Genauigkeit durch Steuerung von Geschwindigkeit und
Drehzahl des Induktionsmotors 1 gesteuert werden, und zwar mittels
Vektorregelung durch Rückkopplung des Ausgangssignals des Drehzahl
sensors 2, solange in dem Drehzahlsensor 2 kein Fehlzustand festgestellt
wird. Andererseits verwendet, wenn im Drehzahlsensor 2 ein Fehlzu
stand festgestellt wurde, der Fehlzustandserfassungs- und Umschaltkreis 16
als Rückkopplungssignal das Ausgangssignal des Raddrehzahlsensors 12
anstelle des Signals vom Drehzahlsensor. Auf diese Weise kann die
Vektorregelung auf Dauer aufrechterhalten werden, auch wenn ein
Fehlzustand im Signal des Drehzahlsensors auftritt.
In einem System wie in Fig. 3 gezeigt, wo die Ausgangsleistung des
Induktionsmotors 1 über ein Untersetzungsgetriebe 12 den Rädern zu
geführt wird, repräsentiert ein Produkt, das man durch Multiplizieren des
Ausgangssignals des Raddrehzahlsensors 15 mit dem Reduktionsverhältnis
des Untersetzungsgetriebes 12 erhält, die Drehzahl des Induktionsmotors
1. Dementsprechend wird man bei dem hier betrachteten Ausführungs
beispiel eine vorbestimmte Rechenprozedur an dem Ausgangssignal des
Raddrehzahlsensors 15 mit Hilfe des Rechengeräts 17 durchführen, um
dadurch ein Signal zu erhalten, das dem Ausgangssignal des Drehzahlsen
sors 2 äquivalent ist, wobei das äquivalente Signal als Rückkopplungs
signal verwendet wird, das für die Vektorregelung erforderlich ist.
Es sollte auch erwähnt werden, daß im Falle dieses Ausführungsbeispiels
die Anordnung auch so getroffen werden kann, daß ein Fehlzustand in
dem elektrischen Antriebssystem 11 festgestellt wird, um daraufhin den
Unterbrecherschalter 9 zu öffnen. Dadurch kann man ähnliche vor
teilhafte Effekte erzielen, wie sie in Verbindung mit dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 2A und 2B bereits erwähnt worden sind.
Ferner wird man in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen, die oben
in Verbindung mit Fig. 2A und 2B und 3 beschrieben worden sind,
erkennen, daß nach Auftreten eines Fehlzustandssignals wie oben beschrie
ben, der Schalter 9 einmal geöffnet wird, um den Induktionsmotor 1 vom
Wechselrichter 3 elektrisch zu trennen, oder daß das elektrische Antriebs-
System nach dem Öffnen sofort wieder geschlossen werden kann. In
diesem Fall, wenn nach Schließen des Schalters 9 kein Fehlzustand mehr
festgestellt wird, wird der vorher festgestellte Fehlzustand als von tempo
rärer Natur angesehen, wie z. B. einem Fehlzustand der dem Rauschen
zugeschrieben werden kann, wobei der elektrische Wagen kontinuierlich
weiterfahren kann. Wird im Gegenteil der Fehlzustand nach dem Schlie
ßen des Schalters 9 immer noch festgestellt, bedeutet dies einen Fehler
oder einen Fehlzustand im eigentlichen Sinn. Dementsprechend wird der
Schalter 9 wieder geöffnet, um dadurch den Betrieb des elektrischen
Wagens anzuhalten.
In einem Gerät wie dem Wechselrichtersteuergerät, bei dem eine große
Zahl von Halbleiterelementen verwendet werden, ist das Auftreten von
zeitweisen Fehlzuständen in Folge äußerer Störungen wie Rauschen
häufig zu erwarten. In diesem Fall kommt das Gerät in den gleichen
Zustand wie beim Auftreten eines Fehlers im eigentlichen Sinn. Wenn
der Fehlzustand von zeitweiser Natur ist, kann das Gerät den normalen
Zustand wieder annehmen, indem die Stromzufuhr einmal unterbrochen
wird. Aus diesem Grund ist das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
vorteilhaft, da die unerwünschte Möglichkeit der Betriebsunfähigkeit des
elektrischen Wagens in Folge fehlerhafter Operation durch Rauschen
unterdrückt werden kann, so daß eine hohe Verläßlichkeit erreicht wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in
Verbindung mit Fig. 4 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen elektrischen Wagen mit
zwei angetriebenen Rädern aus der Kategorie von Wagen, die eine
Mehrzahl von Rädern aufweisen, die unabhängig voneinander angetrieben
werden.
In Fig. 4 sind die Komponenten des einen Antriebssystems durch Bezugs
zeichen bezeichnet, die einen Zusatz A aufweisen, während die des
anderen Antriebssystems mit dem Zusatz B versehen sind. Außer die
sem Unterschied ist die Bezeichnung die gleiche wie in Fig. 3.
Bezugnehmend auf Fig. 4 ist ein Stromunterbrechungssystem 15 mit zwei
Systemüberwachungen vorgesehen, das so aufgebaut ist, daß es nach
Feststellung eines Fehlzustandes in dem Drehzahlsensor 2A und dem
elektrischen Antriebssystem 11A ebenso ein Fehlzustandssignal erzeugt
wie bei Feststellung eines Fehlzustands in dem Drehzahlsensor 2B und
dem elektrischen Antriebssystem 11B.
Nimmt man an, daß in einem elektrischen Antriebssystem ein Fehlzu
stand auftritt, wie etwa in dem System 11A, werden beide Schalter 9A
und 9B gleichzeitig durch den Kreis 15 geöffnet, um dadurch einmal die
Stromversorgung der Induktionsmotoren 1A und 1B, die alle Räder 13A
und 13B antreiben, zu unterbrechen. In diesem Zustand werden mecha
nische Bremsensysteme (nicht dargestellt) betätigt, um dadurch die Ge
schwindigkeit des elektrischen Wagens auf ein Niveau zu senken, bei
dem der Wagen sicher mit nur einem Induktionsmotor fahren kann, z. B.
mit 1B, der zu dem normalen elektrischen Antriebssystem gehört, etwa
dem elektrischen Antriebssystem 11B, oder alternativ den Induktionsmotor
anzuhalten, worauf nur der Schalter 9B geschlossen wird, um den Induk
tionsmotor 1B wieder zu starten. Danach wird der Betrieb des elek
trischen Wagens mit niedriger Geschwindigkeit nur mit dem Antriebs-
System B fortgesetzt. Der Unterbrecherkreis 15 kann so aufgebaut sein,
daß er nur dasjenige elektrische Antriebssystem unterbricht, das im
Fehlzustand festgestellt wurde, anstelle der Unterbrechung beider An
triebssysteme.
Im allgemeinen ist in einem elektrischen Wagen, der mit einer Mehrzahl
von Antriebssystemen versehen ist, die Wahrscheinlichkeit des gleichzeiti
gen Auftretens von Fehlzuständen in mehreren Systemen beträchtlich
niedrig. Mit der Anordnung entsprechend dem vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel ist es möglich, den elektrischen Wagen im wesentlichen
unverändert weiter zu betreiben, selbst wenn in einem der mehreren
elektrischen Antriebssysteme ein Fehlzustand auftritt. Mit anderen
Worten, kann die Sicherheit entsprechend gewährleistet werden.
Es versteht sich, daß das Konzept der Erfindung, wie im Ausführungsbei
spiel nach Fig. 4 verkörpert, in Anwendung auf einen elektrischen Wagen
mit Zweiradantrieb, ebenso auch für ein Automobil mit Vierradantrieb
adaptiert werden kann.
Wie man aufgrund des Vorstehenden erkennt, ist es in einem Antriebs
system für einen elektrischen Wagen mit Vektorregelung möglich, den
elektrischen Wagen mit verbesserter Sicherheit anzuhalten oder weiterzu
betreiben, selbst wenn im Drehzahlsensor ein Fehler auftritt.
Ferner kann in einem Antriebssystem für einen elektrischen Wagen, das
von einem Wechselrichter gespeist wird, der Wagen bei Auftreten eines
Fehlers im Wechselrichter mit verbesserter oder hoher Sicherheit ange
halten werden.
Außerdem ist in einem Antriebssystem für einen elektrischen Wagen mit
einer Wechselrichterstromversorgung, der elektrische Wagen imstande,
kontinuierlich weiter zu fahren, ohne daß er unnötigerweise in Folge des
Auftretens eines Fehlersignals angehalten wird, das einem Signal ähnlich
ist, das einen Fehler in dem Wechselrichter oder anderswo anzeigt.
Zusätzlich kann man in einem Antriebssystem für einen elektrischen
Wagen zum Antrieb einer Vielzahl von Rädern unabhängig voneinander,
den elektrischen Wagen wahlweise anhalten oder weiterlaufen lassen,
selbst wenn in einem der Antriebssysteme ein Fehlzustand auftritt.
Claims (7)
1. Steuergerät für einen Induktionsmotor (1), enthaltend
einen Wechselrichter (3) zur Lieferung eines Antriebsstromes an den
Induktionsmotor (1) auf der Grundlage eines vorbestimmten Steuersi
gnals;
einen Drehzahlsensor (2) zur Messung der Drehzahl des Induktions motors (1);
einen U/f-Steuerkreis (5) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Wechselrichter (3) aufgrund eines vorbestimmten Geschwindigkeits befehls, der dem U/f-Steuerkreis eingegeben wird;
einen Vektorregelkreis (4) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Wechselrichter auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls und eines vom Drehzahlsensor (2) gelieferten Drehzahlsignals;
einen Fehlzustands-Erfassungskreis (8), dem das Ausgangssignal des Drehzahlsensors (2) zugeführt wird, zur Feststellung von Fehlzustän den des Drehzahlsensors, und
einen Umschaltkreis (7), dessen Eingängen jeweils das Ausgangssignal des U/f-Steuerkreises und des Vektorregelkreises zugeführt wird, zur Auswahl des Steuersignals aus dem U/f-Steuerkreis, wenn der Fehl zustands-Erfassungskreis (8) einen Fehlzustand des Drehzahlsensors festgestellt hat, bzw. aus dem Vektorregelkreis, wenn kein Fehlzu stand des Drehzahlsensors festgestellt wurde, wobei das ausgewählte Steuersignal an den Wechselrichter gelegt wird.
einen Drehzahlsensor (2) zur Messung der Drehzahl des Induktions motors (1);
einen U/f-Steuerkreis (5) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Wechselrichter (3) aufgrund eines vorbestimmten Geschwindigkeits befehls, der dem U/f-Steuerkreis eingegeben wird;
einen Vektorregelkreis (4) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Wechselrichter auf der Grundlage des Geschwindigkeitsbefehls und eines vom Drehzahlsensor (2) gelieferten Drehzahlsignals;
einen Fehlzustands-Erfassungskreis (8), dem das Ausgangssignal des Drehzahlsensors (2) zugeführt wird, zur Feststellung von Fehlzustän den des Drehzahlsensors, und
einen Umschaltkreis (7), dessen Eingängen jeweils das Ausgangssignal des U/f-Steuerkreises und des Vektorregelkreises zugeführt wird, zur Auswahl des Steuersignals aus dem U/f-Steuerkreis, wenn der Fehl zustands-Erfassungskreis (8) einen Fehlzustand des Drehzahlsensors festgestellt hat, bzw. aus dem Vektorregelkreis, wenn kein Fehlzu stand des Drehzahlsensors festgestellt wurde, wobei das ausgewählte Steuersignal an den Wechselrichter gelegt wird.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Fehlzustands-Erfassungskreis (8) eine Registriereinrichtung (10a) zur
Registrierung vorbestimmter Daten des Vektorregelkreises enthält,
und daß diese Daten solange aktualisiert werden, als der Vektorre
gelkreis aufgrund des Ausgangssignals des Drehzahlsensors das Steu
ersignal erzeugt, daß jedoch bei Feststellung eines Fehlzustands im
Ausgang des Drehzahlsensors das Steuersignal für den Wechselrichter
auf der Basis der zuletzt in der Registriereinrichtung gespeicherten
Daten erzeugt wird.
3. Steuergerät für einen Induktionsmotor zum Antrieb eines Motorfahr
zeuges, enthaltend:
einen Wechselrichter (3) zum Antrieb des Induktionsmotors;
einen Drehzahlsensor (2) zur Feststellung der Drehzahl des Induk tionsmotors;
einen Vektorregelkreis (4) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Wechselrichter auf der Grundlage eines vorbestimmten Geschwindig keitsbefehls und eines Drehzahlsignals, das der Drehzahl des Induk tionsmotors entspricht und vom Drehzahlsensor geliefert wird;
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (15) zur Feststellung der Ge schwindigkeit des Motorfahrzeugs;
eine Recheneinrichtung (17) zur rechnerischen Bestimmung der Drehzahl des Induktionsmotors auf der Basis des Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (15); und
einen Fehlzustands-Erfassungs- und Umschaltkreis (16) dessen Ein gängen jeweils die Ausgangssignale des Drehzahlsensors (2) und der Recheneinrichtung (17) zugeführt werden, zur Auswahl des Ausgangs signals der Recheneinrichtung (17), wenn der Ausgang des Drehzahl sensors (2) abnormal ist, bzw. zur Auswahl des Ausgangssignals des Drehzahlsensors (2), wenn sein Ausgang normal ist, wobei das ausgewählte Signal an den Vektorregelkreis (4) geführt wird.
einen Wechselrichter (3) zum Antrieb des Induktionsmotors;
einen Drehzahlsensor (2) zur Feststellung der Drehzahl des Induk tionsmotors;
einen Vektorregelkreis (4) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Wechselrichter auf der Grundlage eines vorbestimmten Geschwindig keitsbefehls und eines Drehzahlsignals, das der Drehzahl des Induk tionsmotors entspricht und vom Drehzahlsensor geliefert wird;
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (15) zur Feststellung der Ge schwindigkeit des Motorfahrzeugs;
eine Recheneinrichtung (17) zur rechnerischen Bestimmung der Drehzahl des Induktionsmotors auf der Basis des Ausgangssignals des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (15); und
einen Fehlzustands-Erfassungs- und Umschaltkreis (16) dessen Ein gängen jeweils die Ausgangssignale des Drehzahlsensors (2) und der Recheneinrichtung (17) zugeführt werden, zur Auswahl des Ausgangs signals der Recheneinrichtung (17), wenn der Ausgang des Drehzahl sensors (2) abnormal ist, bzw. zur Auswahl des Ausgangssignals des Drehzahlsensors (2), wenn sein Ausgang normal ist, wobei das ausgewählte Signal an den Vektorregelkreis (4) geführt wird.
4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, gekennzeichnet
durch einen Stromwegunterbrecher (9) in der Stromversorgung vom
Wechselrichter zum Induktionsmotor und einen Steuerkreis (10) für
den Stromwegunterbrecher zur Öffnung aufgrund der Feststellung
einer abnormalen Arbeitsweise des Wechselrichters.
5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach
Feststellung eines Fehlzustands im Wechselrichter der Stromwegunter
brecher den Stromweg einmal öffnet und nach Ablauf einer vor
bestimmten Zeit ab dem Öffnen wieder schließt.
6. Steuergerät für einen Induktionsmotor zum Antrieb eines Motorfahr
zeugs, enthaltend eine Mehrzahl von Radantriebs-Induktionsmotoren
(1A, 1B) zum Antrieb bestimmter Räder desselben Motorfahrzeugs
unabhängig voneinander, eine Mehrzahl von Steuergeräten (11A,
11B) für elektrische Antriebsleistung, die für die Mehrzahl von
Antriebs-Induktionsmotoren unabhängig voneinander vorgesehen sind,
Stromwegunterbrecher (9A, 9B) jeweils in der Stromversorgung von
den Steuergeräten (11A, 11B) zu den Radantriebs-Induktionsmotoren,
und einen Stromwegunterbrecherkreis (15), der auf die Feststellung
eines Fehlzustands in irgendeinem der Mehrzahl von Antriebssteuer
geräten anspricht, um den Stromwegunterbrecher (9A oder 9B) in
der Stromversorgung zu dem Radantriebsinduktionsmotor zu öffnen,
der zu wenigstens einem der Antriebs-Steuergeräte gehört, das von
dem festgestellten Fehlzustand betroffen ist.
7. Steuergerät nach Anspruch 6, wobei nach Feststellung eines Fehlzu
standes in einem der Antriebssteuergeräte der Stromwegunterbrecher
kreis (15) alle Stromwegunterbrecher (9A, 9B) auf einmal öffnet, die
allen Antriebssteuergeräten zugeordnet sind, und nach Ablauf einer
vorbestimmten Zeit den Stromwegunterbrecher in demjenigen Strom
versorgungskreis wieder schließt, der von keinem Fehlzustand betrof
fen ist.
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