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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines
elektrischen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs.
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Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein herkömmliches Beispiel. Davon
zeigt Fig. 5 einen allgemeinen Aufbau einer Vorrichtung zur
Steuerung eines Antriebsmotors eines elektrischen Fahrzeugs
mit einem elektrischen Schalter für eine stellbare konstante
Drehzahl. Fig. 6 zeigt einen Abschnitt zum Umschalten
zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit in Fig. 5, und Fig.
7 zeigt eine Drehmomenten-Drehzahl-Kennlinie im vollständig
geöffneten Betrieb eines Fahrpedals bzw. einer
Beschleunigungseinheit in Fig. 6.
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Das in Fig. 5 gezeigte herkömmliche Beispiel weist folgendes
auf: eine Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals eines (nicht gezeigten)
variablen Widerstandes, der an eine (nicht gezeigte)
Beschleunigungseinheit angebracht ist, und zum Erzeugen eines
Beschleunigungssignals; einen Abschnitt 40 zum Umschalten
zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit, der an der
Ausgangs stufe der Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung
52 vorgesehen ist; eine Impulsbreitenmodulations-Schaltung
(hierin nachfolgend "PWM-Schaltung" genannt) 54, die an der
Ausgangsstufe des Abschnitts 40 zum Umschalten zwischen hoher
und niedriger Geschwindigkeit vorgesehen ist; und eine
Motorantriebsschaltung 55 zum Erzeugen eines Antriebsstroms zu
einem
Antriebsmotor 56 an der nächsten Stufe in Übereinstimmung
mit einem Ausgangssignal der PWM-Schaltung 54.
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Ein Oszillator 58 für die PWM zum Erzeugen einer Referenz-
Dreiecksschwingung (oder einer Sägezahnschwingung) für eine
sogenannte Zerhackersteuerung ist für die PWM-Schaltung 54
vorgesehen. Die PWM-Schaltung 54 führt die Zerhackersteuerung
bezüglich einer Ausgabe des Abschnitts 40 zum Umschalten
zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit durch die Referenz-
Dreiecksschwingung aus und gibt ein Motorantriebs-
Steuersignal aus.
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Praktisch weist, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, der Abschnitt
40 zum Umschalten zwischen hoher und niedriger
Geschwindigkeit folgendes auf: einen ersten Widerstand 41, der mit der
Ausgangsstufe der
Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 verbunden ist; einen zweiten Widerstand 42 zum
Spannungsteilen der Ausgabe der
Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 zusammen mit dem Widerstand 41; und einen
Schalter 43 zum Umschalten zwischen hoher und niedriger
Geschwindigkeit, der als Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-
Umschalteinrichtung dient, die mit dem Widerstand 42
verbunden ist.
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In Fig. 6 wird dann, wenn der Schalter 43 zum Umschalten
zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit "EIN"-geschaltet
ist, das Beschleunigungssignal durch die Widerstände 41 und
42 spannungsgeteilt, und der Betrieb für niedrige
Geschwindigkeit bzw. Drehzahl wird eingestellt. Gegensätzlich dazu
wird dann, wenn der Schalter 43 "AUS"-geschaltet ist, das
Beschleunigungssignal nicht spannungsgeteilt, so daß der
Betrieb für hohe Geschwindigkeit eingestellt wird.
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Jedoch gibt es beim herkömmlichen Beispiel, wie es in Fig. 7
gezeigt ist, da die Ausgabe selbst beim Betrieb für niedrige
Geschwindigkeit kleiner wird, einen derartigen Nachteil, daß
es insbesondere schwierig ist, die Motorstartoperation
auszuführen, die, wie beispielsweise im Fall des Startens des
Fahrzeugs auf einer schrägen Straßenoberfläche oder
ähnlichem, ein Drehmoment benötigt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil des
herkömmlichen Beispiels zu verbessern und eine Vorrichtung zur
Steuerung eines Antriebsmotors eines elektrischen Fahrzeugs
zu schaffen, wobei in dem Fall, in dem ein Schalter zum
Umschalten zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit auf den
Betrieb für "niedrige Geschwindigkeit" eingestellt ist,
insbesondere beim Starten des Fahrzeugs, wobei ein Drehmoment
benötigt wird, auf einfache Weise auf eine Art ausgeführt
werden kann, die gleich dem normalen Zustand ist, und wobei
der Aufbau relativ einfach ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs gelöst.
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Beispiele der Erfindung sind ausführlicher in Zusammenhang
mit den Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist ein aufbaumäßiges Blockdiagramm, das
einen Hauptabschnitt eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung zeigt,
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Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen
praktischen Aufbau der Fig. 1 zeigt,
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Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Aufbau
eines Hauptabschnitts eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt,
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Fig. 4 ist ein Diagramm zum Erklären der Operation
der Fig. 3,
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das einen allgemeinen
Aufbau einer Vorrichtung zur Steuerung eines
Antriebsmotors eines elektrischen Fahrzeugs
mit einem elektrischen Geschwindigkeits- bzw.
Drehzahländerungsschalter zeigt,
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Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen
herkömmlichen Abschnitt zum Schalten zwischen
hoher und niedriger Geschwindigkeit zeigt,
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Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Drehmomenten-
Drehzahl-Kennlinie im vollständig geöffneten
Betrieb einer Beschleunigungseinheit in Fig.
6 zeigt.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung auf der Basis der
Fig. 1 und 2 beschrieben.
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In den Diagrammen sind dieselben Bauteilelemente wie jene
beim oben angegebenen herkömmlichen Beispiel mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet.
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Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel weist folgendes
auf: die Beschleunigungssignal-Verarbeitungsschaltung 52 zum
Verarbeiten eines Ausgangssignals eines variablen
Widerstandes (nicht gezeigt), der an eine Beschleunigungseinheit
(nicht gezeigt) als Steueranschluß angebracht ist, und zum
Erzeugen eines Beschleunigungssignals; den ersten Widerstand
41 und den zweiten Widerstand 42 zum Spannungsteilen des
Beschleunigungssignals; einen analogen Schalter 20, der als
Schaltungs-Ein-/Aus-Schalteinrichtung dient, die mit dem
zweiten Widerstand 42 verbunden ist; und den Schalter 43 zum
Umschalten zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit, der
als Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-Umschalteinrichtung
dient, wobei ein Ende mit dem analogen Schalter 20 verbunden
ist und wobei das andere Ende an Masse gelegt ist.
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Der analoge Schalter 20 schaltet die Schaltung zwischen dem
zweiten Widerstand 42 und dem Schalter 43 zum Umschalten
zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit ein und aus. Eine
Ein-/Aus-Steuerschaltung 21 zum Steuern des Ein-/Aus-
Zustandes des analogen Schalters 20 gemäß der Drehzahl des
Antriebsmotors 56 ist für den analogen Schalter 20
vorgesehen.
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Die Ein-/Aus-Steuerschaltung 21 weist folgendes auf: eine
Drehzahlsignal-Ausgabeschaltung 22 zum Ausgeben eines
Spannungssignals, das proportional zur Drehzahl des
Antriebsmotors 56 ist; einen Oszillator 23 für die PWM zum Ausgeben
einer Referenz-Dreiecksschwingung (oder einer
Sägezahnschwingung); und eine PWM-Schaltung 24 zum Ausführen einer PWM-
Steuerung bezüglich einer Ausgabe der Drehzahlsignal-
Ausgabeschaltung 22 durch die Referenz-Dreiecksschwingung und
zum Ausgeben eines Ein-/Aus-Steuersignals zum analogen
Schalter 20.
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Im Detail weist die Drehzahlsignal-Ausgabeschaltung 22, wie
es in Fig. 2 gezeigt ist, folgendes auf: einen Drehzahl-
Impulswandler 25, der für den Antriebsmotor 56 vorgesehen
ist; und einen F/V-Wandler 26 zum Umwandeln eines
Ausgangssignals des Drehzahl-Impulswandlers 25 in ein
Spannungssignal. Sonst wird tatsächlich ein in Fig. 2 gezeigter
Komparator 27 in der PWM-Schaltung 24 verwendet. Der übrige Aufbau
ist derselbe wie jener beim vorangehend beschriebenen
herkömmlichen Beispiel.
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Nun wird die Funktion und der Betrieb des ersten
Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Wenn die Drehzahl des Antriebsmotors 56 Null oder eine sehr
niedrige Drehzahl bzw. Geschwindigkeit ist, d.h. beim Start
des Fahrzeugs, ist eine Ausgabe des Komparators 27 auf dem
"niedrigen (L)" Pegel, so daß eine C-Anschlußeingabe des
analogen Schalters 20 auf dem "L" Pegel ist und die Schaltung
zwischen einem I-Anschluß und einem O-Anschluß nichtleitend
ist. Daher wird der analoge Schalter 20 auf den "Aus"-Zustand
eingestellt und die Schaltung ist offen. Somit wird selbst
dann, wenn der Schalter 43 zum Umschalten zwischen hoher und
niedriger Geschwindigkeit auf "ein (niedrige
Geschwindigkeit " eingestellt wird, das Beschleunigungssignal nicht
spannungsgeteilt, so daß der Betrieb nicht auf den Betrieb
für niedrige Geschwindigkeit eingestellt wird und das
Beschleunigungssignal im Betrieb für hohe Geschwindigkeit als
Motorsteuersignal zur PWM-Schaltung 54 ausgegeben wird.
Folglich erzeugt die Motorantriebsschaltung 55 im Betrieb für
hohe Geschwindigkeit einen Antriebsstrom des Antriebsmotors 56.
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Andererseits wird in dem Fall, in dem die Schaltung zwischen
dem I- und dem O-Anschluß des analogen Schalters 20 aufgrund
der PWM-Steuerung bei einem Anwachsen der Drehzahl
stufenweise leitend gemacht wird und der analoge Schalter 20
stufenweise "ein"-geschaltet wird und der Schalter 43 zum
Umschalten zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit auf "ein
(niedrige Geschwindigkeit)" eingestellt wird, der Betrieb
stufenweise auf den Betrieb für niedrige Geschwindigkeit
eingestellt.
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Wie es oben beschrieben ist, kann gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel selbst dann, wenn der Schalter 43 zum
Umschalten zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit "ein
(niedrige Geschwindigkeit)" ist, dieselbe Startfähigkeit wie
im Betrieb für hohe Geschwindigkeit bzw. Drehzahl erhalten
werden. Es gibt einen derartigen Vorteil, daß insbesondere
selbst in einem Zustand, der ein Drehmoment benötigt, das
Fahrzeug auf einfache Weise gestartet werden kann.
Andererseits wird kein Verfahren verwendet, bei dem eine strenge
Rückkoppelsteuerung durch Hinzufügen einer komplizierten
Schaltung für die Drehzahlsteuerung ausgeführt wird, sondern
es wird lediglich eine einfache Schaltung hinzugefügt.
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Nun wird ein weiteres Ausführungsbeispiel auf der Basis der
Fig. 3 und 4 beschrieben.
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Dieselben Bauteilelemente wie jene beim obigen ersten
Ausführungsbeispiel sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Beim in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine
Drehzahlsignal-Ausgabeschaltung 30 aufgebaut durch: einen
Nebenschlußwiderstand 28, der mit dem Antriebsmotor 56 verbunden
ist und einen Motorstrom iM in eine Spannung umwandelt; und
einen Verstärker 29 zum Verstärken der Ausgangsspannung des
Nebenschlußwiderstandes 28. Sonst ist der PWM-Oszillator 23
im Komparator 27 mit der positiven Seite verbunden, was
gegensätzlich zum obigen ersten Ausführungsbeispiel ist. Der
übrige Aufbau ist derselbe wie beim ersten
Ausführungsbeispiel.
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Fig. 4 zeigt Drehmomenten-Strom- und -Drehzahl-Kennlinien,
und zwar in diesem Fall im vollständig geöffneten Betrieb der
Beschleunigungseinheit. In Fig. 4 kann ein Zustand vom
Motorstrom ¹M angenommen werden, in dem der Motor aufgrund hoher
Last schwer zu drehen ist. Daher wird ein solcher Strom
verwendet. Das bedeutet, daß, da der Motorstrom iM im Betrieb
für niedrige Geschwindigkeit groß ist und die Ausgabe des
Komparators 27 auf dem "L"-Pegel ist, die Schaltung zwischen
dem I- und dem O-Anschluß des analogen Schalters nichtleitend
ist. Daher wird selbst dann, wenn der Schalter 43 zum
Umschalten zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit auf
ähnliche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel "ein
(niedrige Geschwindigkeit)" ist, der Betrieb nicht auf den
Betrieb für niedrige Geschwindigkeit eingestellt. Ein
Antriebsstrom des Antriebsmotors wird dann erzeugt, wenn die
Motorantriebsschaltung 55 im Betrieb für hohe Geschwindigkeit
ist.
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Andererseits wird, da der Motorstrom iM mit einem Anwachsen
der Drehzahl kleiner wird, die Schaltung zwischen dem I- und
dem O-Anschluß des analogen Schalters aufgrund der PWM-
Steuerung stufenweise leitend gemacht. Wenn der Schalter 43
zum Umschalten zwischen hoher und niedriger Geschwindigkeit
auf "ein (niedrige Geschwindigkeit)" eingestellt wird, wird
der Betrieb stufenweise auf den Betrieb für niedrige
Geschwindigkeit eingestellt.
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Wie es oben angegeben ist, werden auch bei diesem zweiten
Ausführungsbeispiel den Betrieb Operation und die Effekte
ähnlich wie jene beim ersten Ausführungsbeispiel erhalten,
und es gibt einen Vorteil, der darin besteht, daß der
Schaltungsaufbau weiter vereinfacht ist.
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Da die Erfindung wie oben angegeben aufgebaut ist und
funktioniert, kann gemäß der Erfindung eine exzellente
Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebsmotors eines elektrischen
Fahrzeugs erhalten werden, was bislang nicht erhalten werden
konnte, wobei aufgrund des Betriebs der für die Schaltungs-
Ein-/Aus-Schalteinrichtung vorgesehenen
Ein-/Aus-Steuerschaltung, die Schaltungs-Ein-/Aus-Schalteinrichtung geöffnet
werden kann, wenn die Drehzahl des Antriebsmotors Null oder
extrem klein ist, und wobei sie mit einem Anwachsen der
Drehzahl selbst in einer Situation stufenweise geschlossen werden
kann, in der ein Drehmoment besonders benötigt wird, und zwar
in dem Fall, in dem der als Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-
Umschalteinrichtung dienende Schalter zum Umschalten zwischen
hoher und niedriger Geschwindigkeit auf "niedrige
Geschwindigkeit" eingestellt ist, das Fahrzeug auf einfache Weise auf
ähnliche Weise wie im Normalzustand gestartet werden kann,
und wobei beispielsweise dann, wenn die Vorrichtung wie bei
den obigen Ausführungsbeispielen aufgebaut ist, die
ausreichenden Effekte durch bloßes Hinzufügen einer einfachen
Schaltung ohne ein Hinzufügen einer komplizierten Schaltung
für die Drehzahlsteuerung erhalten werden können.