SE451980B

SE451980B - Batteridrivet fordon med en chopperkontroll for styrning av akmotorns varvtal och laddning av battteriet fran yttre stromkella

Info

Publication number: SE451980B
Application number: SE8005729A
Authority: SE
Inventors: C S M Hartwig
Original assignee: Atlas Copco Ab
Priority date: 1980-08-14
Filing date: 1980-08-14
Publication date: 1987-11-09
Also published as: US4409525A; SE8005729L; DE3132129A1; CA1167146A; DE3132129C2

Description

451 980 Pig 3 visar en del av en alternativ utföringsform av kopplingsschemat enligt Fig 2. I Fig 4 visar en del av en ytterligare utföringsform av samma kopplings- schema.

Lastmaskinen enligt Fig 1 är batteridriven och innefattar ett batteri- paket 10, en elektrisk âkmotor ll och ett kontrollskåp 12. I kontroll- skåpet 12 finns den elektriska utrustningen för kontroll och styrning av fordonets framförande och bromsning samt tillkommande delar för ladd- ning av batteriet 10. Drivmotorn ll är en likströms seriemotor och är via ej visade kardanaxlar kopplad till fram- och bakaxeln. Åkmotorns ll elektriska krets enligt Fig 2 innefattar en chopperkontroll för styrning av motorns varvtal och för åstadkommande av regenerativ bromsning. Chopperkontrollens väsentligaste del är två tvângskommuterade tyristorer 13 och 14, inkopplade på vardera sidan av motorns fältlind- ning 15, varvid den ena tyristorn 13 är verksam vid körning framåt me- dan den andra 14 är inkopplad vid hackning. Körriktningen bestäms av mo- torns ll rotationsriktning som i sin tur styrs av strömriktningen i fältlindningen 15. För denna styrning finns två kontaktorer 17 och 18 parallellt anordnade mellan maskinens rotorlindning 16 och respektive sida på fältlindningen 15. Dioder 19 resp 20 är anordnade på vardera si- dan av fältlindningen 15, vilka ingår i frihjulskretsar som även innefat- tar rotorn 16 oeh fältlindningen 15. I kopplingsschemat finns även en kontakter 21 och en diod 22 inlagda, vilka är nödvändiga för anordning- ens funktion som regenerativ broms eller batteriladdare. Pâ vardera si- dan av rotorlindningen 16 finns kontaktorer 23 och 24, vilka bildar en omkopplingsanordning för bortkoppling av rotorn 16 och inkoppling av en ostyrd likriktarbrygga 25 vilken vid laddning av batteriet anslutes till nätet 26 eller någon annan yttre strömkälla.

Vid körning framåt slutes kontaktorerna 21 och 18. Tyristorn 13 tänds višäëchematiskt visad triggkrets 27, varefter en tilltagande ström kom- mer att flyta genom rotor- 16 och fältlíndning 15. När tyristorn 13 där- efter släcks kommer en avtagande ström att flyta genom kretsen bestående av frihjulšdioden l9, kontaktorn 2l, rotorn 16, kontaktorn 18 och fält- líndningen lå. Då strömstyrkan sjunkit till en på förhand vald nivå 451 980 tänds ånyo tyristorn 13 varefter ovanstående process upprepas fortlö- pande. Tyristorn 13 och frihjulskretsen alstrar härvid en triangulärt formad motorström. Motorns varvtal och därmed körhastigheten regleras genom en elektronisk styrning av triggningspulserna i triggkretsen 27 varvid triggningen ökas i förhållande till gaspedalens nedtryckning.

För körning bakåt måste strömriktningen omkastas i fältlindningen 15.

Detta sker genom att kontaktorn 18 öppnas och kontaktorn 17 slutes samt att nu istället tyristorn 14 används för åstadkommande av den triangulärt formade strömmen. När tyrístorn 14 tänds via en annan sche- matiskt visad triggkrets 28 kommer således en ström att flyta i kretsen med batteriet 10, rotorn 16, fältlindningen 15 och tyristorn 14 och un- der perioderna då tyristorn 14 är släckt komer strömmen att flyta i kretsen med fältlindníngen 15, frihjulsdioden 20 och rotorn 16.

*Vid regenerativ bromsníng öppnas kontaktorn 21 och om fordonet färdas framåt öppnas kontaktorn 18 medan kontaktorn 17 slutes och via en ytt- re ej visad krets reverseras magnetflödet i motorn varvid en potential- skillnad uppbyggs i denna med den högre potentialen i fältlindningen 15. ü När tyristorn 14 tänds kommer således en ökande ström att flyta över di- oden 22, rotorn 16 och fältlindningen 15 varvid ett tilltagande elektro- magnetiskt flöde uppbyggs i fältlindningen l5.Då strömmen nått en vald styrka släcks tyristorn 14 och fältlindningen 15 urladdas över dioden , batteriet 10, díoden 22 och rotorn 16. På detta sätt förses batte- riet 1O periodiskt med laddningsström från den i fältlindningen 15 lag- rade energin. Under dessa perioder laddas även batteriet 10 direkt från rotorn 16 varvid denna direkta del ökas när varvtalet ökar. Den pålagda bromskraften och den totala laddningsströmmen till batteriet 10 bestäms av inkopplingsgraden av tyristorn 14.

Om fordonet bromsas vid hackning slutes istället kontaktorn 18 medan kontaktorn 17 öppnas. Då nu tyristorn l3 tänds komer en ström att fly- ta i kretsen över dioden 22, rotorn lö och fältlindningen 15 och när nämnda tyristor 13 släcks kommer en laddningsström att flyta genom bat- teriet 10 över dioderna 19 och 22. I övrigt sker bromsningen på samma sätt som vid körning framåt.

Färdmotorns elsystem är som nämnts även anordnat så att det kan använ- 33 451 980 das för stödladdning av batteriet 10 från en strömkälla skild från fordonet. Härvid bortkopplas rotorn 16 medelst kontaktorerna 23, 24 och i stället inkopplas en ostyrd likriktare 25 bestående av en diod- brygga med 6 st dioder, vilken på känt sätt kan anslutas till trefas- nätet 26. Chopperkontrollen anordnas nu i läget för regeneratív broms- ning vid körning framåt eller bakåt. Vid läge framåt stängs kontaktorn 17 medan kontaktorerna 18 och 21 är öppna. Då tyristorn 14 tänds kom- mer en tilltagande ström att flyta genom fältlindningen 15 och ett elektro-magnetiskt flöde byggs upp, och när tyristorn lå släcks kom- mer en avtagande ström att flyta genom dioden 20, batteriet 10, dio- den 22 och likriktaren 25 varvid en uppladdning sker av batteriet 10.

På sama sätt som vid regenerativ bromsning kommer en del av laddnings- strömmen direkt från likriktaren 25 under tyristorns 14 släckta perio- der och den totala laddningsströmmen regleras genom den elektroniska styrningen av tyristorn 14. Lämpligen sker detta genom att strömstyr- kan låses till någon på förhand vald nivå. En särskild styrning av laddningsströmmen blir således överflödig.

Kopplingssehemat enligt Fig 2 kan förenklas något vilket visas i Fíg 3.

Här är dioden 22 ersatt av diodbryggan 25 som således fungerar som bromsdiod då den yttre strömkällan 26 ej är ansluten. Vidare är ro- torn 16 bortkopplingsbar via en kortslutande ledning 29 parallellt med rotorn 16. Ledningen 29 är försedd med en kontaktor 30 som ställs i slutet läge då batteriet 10 skall laddas från nätet 26 som anslutes via en annan kontakter 31. Den andra ej visade högra delen av kopplings- schemat motsvarar den i Fig 2 visade högra delen och funktionen blir densamma som tidigare beskrivits i samband med Fig 2.

Ett ytterligare exempel på anordnandet av diodbryggan 25 framgår av Pig 4 som omfattar samma del av kopplingsschemat som Fig 3. Diodbryggan 25 är här konstant inkopplad parallellt med dioden 22 och rotorn 16. Här- vid nås fördelen att kontaktorn 30 i Fig 3 eller kontaktorerna 23, 24 i Pig 2 kan uteslutas. Funktionen blir i princip densamma som i de fö- regående exemplen. Vid laddning från nät slutes således kontaktorn 17 medan kontaktorerna 18 och 21 öppnas. Då tyristorn 14 tänds kommer en tilltagande ström att flyta genom kretsen innefattande nämnda tyristor 14, likriktarbryggan 25 och fältlindningen 15. Ett elektromagnetiskt flöde byggs då upp i fältlindníngen 15 och när tyristorn lå släcks kom- 451 980 mer en laddningsström att flyta genom batteriet 10 via fältlíndningen , dioden 20 och likriktarbryggan 25 varvid batteriet laddas upp.

Det skall framhållas att det beskrivna fordonet endast skall ses som ett exempel på uppfinningen och att ett flertal andra utföríngsfor- mer kan tänkas inom ramen för patentkraven.

Claims

451 980 Patentkrav

1. Batterídrivet fordon innefattande en elektrisk åkmotor (11), en chopperkontroll för styrning av åkmotorns varvtal och ett batteri (10) laddningsbart från en yttre strömkälla (26) skild från fordonet, varvid batteriet (10) och den yttre strömkällan (26) är anslutnings- bara till varandra via nämnda chopperkontroll, vilken är anordnad att styra tillförseln av laddningsenergi från nämnda yttre ström- källa (26), k ä n n e t e c k n a t a v att chopperkontrollen har ett arbetsläge i vilket åkmotorn användes för regenerativ bromsning och att chopperkontrollen arbetar i detta läge när batteriet (10) laddas från den yttre strömkällan (26).

2. Fordon enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att åkmotorn (ll) är en likströms seriemotor vars rotor (16) under batteriets (10) uppladdningsperioder är anordnad att funktionsmäs~ sigt ersättas av en yttre oreglerad likströmskälla (25, 26).

3. Fordon enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t a v att den yttre strömkällan ersätter rotorn (lö) via en likriktare an- ordnad som en diodbrygga.

4. Fordon enligt något av föregående patentkrav, k ä n e t e c k- n a t a v att nämnda chopperkontroll i arbetsläget för regenerativ bromsning innefattar en tvångskommuterad tyristor (14) och en första diod (22) vilka tillsammans med åkmotorn (ll) bildar en första krets för uppbyggnad av laddníngsenergi i motorns fältlindníng (15), vilken energi tillförs batteriet (10) via en andra krets innefattande en andra diod (20), batteriet (10) nämnda första diod (22) och åkmotorn (11).

5. Fordon enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t a v att den första dioden (22) består av diodbryggan (25) och att åkmo- morns rotor (16) är anordnad att kortslutas när batteriet (10) skall laddas från den yttre strömkällan (26).

6. Fordon enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t a v att 451 980 diodbryggan (25) är inkopplad parallellt med åkmotorns rotor (16) och nämnda första diod (22).

7. Fordon enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t a v att en kopplíngsanordning är anordnaq för att bortkoppla åkmotorns rotor (16) och.í dessställe ínkoppla díodbryggap (25) när batte- riet (10) skall laddas från den yttre strömkällan (É6).