DE4011291A1 - Elektrofahrzeug mit einzeln gesteuerten antriebs-elektromotoren - Google Patents

Elektrofahrzeug mit einzeln gesteuerten antriebs-elektromotoren

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DE4011291A1
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electric motors
generator
motor
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Withdrawn
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DE4011291A
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English (en)
Inventor
Goetz Dipl Phys Heidelberg
Andreas Dr Gruendl
Peter Dr Ehrhart
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L3 Magnet Motor GmbH
Original Assignee
Magnet Motor Gesellschaft fuer Magnetmotorische Technik GmbH
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Publication date
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Description

Gegenstand der Erfindung ist, erstens, ein nichtschienen­ gebundenes Fahrzeug mit mindestens zwei Antriebs-Elektro­ motoren, von denen der eine zum Antrieb eines Antriebs­ rads auf der linken Fahrzeugseite und der andere zum Antrieb eines Antriebsrads auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem der beiden Elektromotoren eine eigene Motor­ steuerung zum Vorgeben der momentanen Soll-Leistung und/ oder der momentanen Soll-Drehzahl des betreffenden Elektromotors zugeordnet ist; und
daß eine mit den Motorsteuerungen verbundene, übergeord­ nete Zentralsteuerung vorgesehen ist, welche die beiden Elektromotoren über die Motorsteuerungen im Sinn einer Antriebsschlupfverhinderung und/oder einer Bremsblockier­ verhinderung und/oder eines fahrdynamisch günstigen Rechts/Links-Antriebsunterschieds steuert, wobei die Zentralsteuerung und/oder die Motorsteuerungen Informationen über die momentane elektrische Ist-Leistung und/oder die momentane Ist-Drehzahl der beiden Elektromotoren berücksichtigen.
Bei herkömmlichen Elektrofahrzeugen gab der Fahrer über eine Motorsteuerung die gerade gewünschte Antriebs­ leistung vor. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wird hingegen der momentane Betriebszustand der beiden Elektromotoren berücksichtigt und wird der eigentlichen Motorsteuerung eine Zentralsteuerung überlagert, die übergeordnete, fahrdynamische Gesichtspunkte einbringt, insbesondere Antriebsschlupfverhinderung (im Sinne der Verhinderung von erheblichem Antriebsschlupf), Brems­ blockierverhinderung (im Fall der Bremsung des Fahr­ zeugs mittels der jetzt generatorisch arbeitenden Elektromotoren), Rechts/Links-Antriebsunterschied und dergleichen. Die Motorsteuerung und/oder die Zentral­ steuerung erhalten laufend Information über die momentane Spannung, Stromstärke und Drehzahl und errechnen sich daraus die momentane Leistung und das momentane Drehmoment des betreffenden Elektromotors.
Gegenstand der Erfindung ist, zweitens, ein nichtschie­ nengebundenes Fahrzeug, mit mindestens zwei Antriebs- Elektromotoren, von denen der eine zum Antrieb eines Antriebsrads auf der linken Fahrzeugseite und der andere zum Antrieb eines Antriebsrads auf der rechten Fahrzeug­ seite vorgesehen ist, mit einem Verbrennungsmotor, und mit einem von dem Verbrennungsmotor antreibbaren Strom­ generator, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem der beiden Elektromotoren eine eigene Motor­ steuerung zum Vorgeben der momentanen Soll-Leistung und/ oder der momentanen Soll-Drehzahl des betreffenden Elektromotors zugeordnet ist;
daß der Verbrennungsmotor/Generator-Gruppe eine Strom­ erzeugungssteuerung zugeordnet ist; und
daß eine mit den Motorsteuerungen sowie der Stromerzeu­ gungssteuerung verbundene Zentralsteuerung vorgesehen ist, die unter Berücksichtigung der elektrischen Leistungsanforderung der beiden Elektromotoren über die Stromerzeugungssteuerung den Verbrennungsmotor im Sinne eines geringen Kraftstoffverbrauchs und/oder geringer Emissionen und/oder hoher Leistungsabgabe steuert.
Bei herkömmlichen, brennkraftelektrischen Fahrzeugen wurde der Antriebs-Elektromotor durch Vorgabe des Fahrers über eine Motorsteuerung in seiner Leistung gesteuert. Der Verbrennungsmotor, der letztlich die für die Erzeu­ gung der benötigten elektrischen Energie erforderliche Leistung bereitstellen muß, wurde entsprechend der Leistungsanforderung des Antriebs-Elektromotors in seiner Drehzahl geändert. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug erfolgt hingegen die jeweils momentan erforderliche Stromerzeugung derart, daß der Verbrennungsmotor in einen unter übergeordneten Gesichtspunkten günstigen Betriebszustand gebracht wird, insbesondere hinsichtlich optimiertem Kraftstoffverbrauch, hinsichtlich optimal niedriger Schadstoffemissionen, hinsichtlich hoher Leistungsabgabe oder dergleichen. Konkret erfolgt die Stromerzeugungssteuerung beispielsweise so, daß die erforderliche Verbrennungsmotorleistung bei einer Dreh­ zahl/Drehmoment-Kombination erzeugt wird, die dem Optimalpunkt des Verbrauchskennfelds des Verbrennungs­ motors möglichst nahe ist. Analoges gilt für das Optimum an Schadstoffemission und das Optimum an Leistungsabgabe. Die Stromerzeugungssteuerung kann nur dem Verbrennungsmotor oder sowohl dem Verbren­ nungsmotor als auch dem Stromgenerator zugeordnet sein.
Es wird darauf hingewiesen, daß der beschriebene erste Aspekt der Erfindung und der beschriebene zweite Aspekt der Erfindung auch miteinander kombiniert verwirklicht sein können. In diesem Fall kann eine Zentralsteuerung vorgesehen sein, welche die Funktionen der beiden be­ schriebenen Zentralsteuerungen miteinander vereinigt. Es wird ferner ausdrücklich darauf hingewiesen, daß bei dem beschriebenen zweiten Aspekt der Erfindung nicht un­ bedingt mindestens zwei Antriebs-Elektromotoren vorge­ sehen sein müssen. Der zweite Aspekt der Erfindung ist auch bei Fahrzeugen verwirklichbar, die nur einen An­ triebs-Elektromotor und nur eine, diesem Elektromotor zugeordnete Motorsteuerung aufweisen.
Wenn vorstehend von Soll-Leistung, Soll-Drehzahl, Ist- Leistung und Ist-Drehzahl gesprochen worden ist, dann versteht sich, daß hierin indirekt eine Aussage über Soll-Drehmoment bzw. Ist-Drehmoment liegt, da die Gleichung Leistung=Drehmoment × Drehzahl gilt.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann für jedes Fahrzeug­ rad einen eigenen Antriebs-Elektromotor aufweisen, wobei als typischstes Beispiel ein vierradgetriebenes Fahrzeug genannt wird.
Vorzugsweise werden alle mit einem Elektromotor ge­ koppelten Fahrzeugräder bei der in der Anmeldung be­ schriebenen Verhinderung übermäßigen Antriebsschlupfs und/oder Bremsblockierverhinderung berücksichtigt, wobei sich ein Unterschied in der Steuerung der vorderen und der hinteren Räder ergeben kann. Bei dem geschilderten, "fahrdynamisch günstigen Antriebsunterschied" werden alle angetriebenen Fahrzeugräder der gleichen Fahrzeug­ seite vorzugsweise im wesentlichen analog gesteuert. Es ist jedoch auch eine Ausführung möglich, bei der - ggf. ohne rechts/links-Unterschied - Elektromotoren für vordere angetriebene Räder anders gesteuert werden als Elektromotoren für hintere angetriebene Räder. Dies gilt ganz besonders für die weiter unten beschriebene Möglichkeit der Steuerung auf maximale Traktion bei kontrolliertem Schlupf.
Vorzugsweise ist die Zentralsteuerung so ausgebildet, daß sie zur Antriebsschlupfverhinderung und/oder zur Bremsblockierverhinderung auf eine abnormal hohe oder niedrige Drehzahl mindestens eines der beiden Elektro­ motoren und/oder auf eine abnormale Drehzahländerung mindestens eines der beiden Elektromotoren und/oder auf einen abnormalen Drehzahlunterschied der beiden Elektromotoren reagiert. Im Fall von mehr als zwei Elektromotoren kann die Zentralsteuerung auf einen ab­ normalen Drehzahlunterschied zwischen der Drehzahl eines Elektromotors und der (gemittelten) Drehzahl der anderen Elektromotoren reagieren. Auf die genannten Arten erfaßt die Zentralsteuerung ein beginnendes Antriebsdurchdrehen und/oder ein beginnendes Bremsblockieren mindestens eines Fahrzeugrads.
Vorzugsweise ist die Zentralsteuerung so ausgebildet, daß sie über die Motorsteuerungen die beiden Elektro­ motoren auf im wesentlichen gleiche Drehzahl oder auf Nichtüberschreiten einer vorgegebenen, maximalen Dreh­ zahldifferenz steuert. Hierdurch entsteht ein Effekt wie bei einem mechanischen Sperrdifferential, gegebenen­ falls wie bei einem Sperrdifferential mit unter 100% liegender Sperrwirkung. Auch ein mechanisches Sperr­ differential mit unter 100% liegender Sperrwirkung greift erst dann sperrend ein, wenn eine vorgegebene Drehzahl- oder Drehmomentdifferenz zwischen den beiden zugeordneten Antriebsrädern überschritten wird.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß die Motorsteuerung und/oder die Zentralsteuerung aus In­ formationen über die momentane Spannung, Stromstärke und Drehzahl die momentane Leistung, d. h. aufgenommene Leistung oder - nach Wirkungsgradkorrektur - abgegebene Leistung, des betreffenden Elektromotors sowie die für die (Dreh-)Beschleunigung des betreffenden Antriebs­ strangs (Rotor des Elektromotors, ggf. Gelenkwelle, ggf. Getriebe, Antriebsrad) verbrauchte Leistung z. B. aufgrund der zeitlichen Änderung der Elektromotordrehzahl errech­ net. Die Differenz stellt die betreffende Antriebsrad­ leistung dar. Wenn man die Antriebsradleistungen mit der erzielten Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeug­ geschwindigkeit vergleicht, kann man die Elektromotoren so steuern, daß sich eine optimale Um­ setzung der Leistung der Antriebsräder in Fahrzeugvortrieb ergibt. Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrzeuggeschwindigkeit lassen sich insbesondere er­ mitteln mittels eines Beschleunigungssensors, einer Drehzahlerfassung an einem unangetriebenen Rad, eines Raddrehzahlvergleichs oder einer wiederholt-kurzzeitigen Abschaltung eines Elektromotors, dessen Drehzahl dann repräsentativ für die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Vorzugsweise ist die Zentralsteuerung so ausgebildet, daß sie über die Motorsteuerungen die beiden Elektro­ motoren auf für maximale Traktion günstigen, geringen Antriebsschlupf steuert, wobei das Steuerungskriterium vorzugsweise das Maximum der Traktionsleistung ist. Bei Untergründen, auf denen Antriebs­ räder leicht zu erheblichem Schlupf neigen, beispielsweise Schnee, Sand, weiches Gelände, wird nämlich die optimale Fahrzeugtraktion erreicht, wenn zwischen den Antriebsrädern und dem Untergrund bereits ein gewisser Schlupf besteht.
Bei der Antischlupfsteuerung können auch weitere, äußere Parameter berücksichtigt werden, insbesondere Information über den Einfederungszustand des Fahrzeugs oder Informationen über Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs.
Vorzugsweise ist die Zentralsteuerung so ausgebildet, daß sie zur Erzeugung eines Rechts/Links-Antriebsunter­ schieds auf Lenkungseinschlag und/oder Drehung des Fahr­ zeugs um seine Hochachse reagiert. Im erstgenannten Fall ist vorzugsweise ein Lenkungseinschlagsensor vorgesehen. Die von den Elektromotoren gelieferten Leistungen bzw. Drehzahlen bzw. Drehmomente werden so gesteuert, daß die Elektromotoren zur Drehbeschleunigung des Fahrzeugs um seine Hochachse bei Kurvenfahrt beitragen. Die haupt­ sächliche Situation für den zweitgenannten Fall sind Gierbewegungen oder Schleuderbewegungen des Fahrzeugs um seine Hochachse. Hier kann durch entsprechende, ent­ gegengerichtete Drehmomentbeaufschlagung der Antriebs­ räder entgegengewirkt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an die Zentralsteuerung mindestens ein externer Sensor ange­ schlossen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Lenkungseinschlagsensor, um einen Abstandssensor zum Erfassen von anderen Fahrzeugen, denen sich das Fahrzeug nähert oder die sich dem Fahrzeug nähern, um einen Neigungssensor oder um eine lagestabile Kreiselplattform, vorzugsweise einen Laserkreisel, die lineare und/oder winkelmäßige Beschleunigungen des Fahr­ zeugs in allen oder den wesentlichsten Richtungen bzw. um alle oder die wesentlichsten Achsen erfaßt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der soeben be­ schriebene Aspekt der Erfindung auch unabhängig von den am Anfang der Beschreibung geschilderten zwei Aspekten der Erfindung verwirklicht sein kann. Für den jetzt beschriebenen Aspekt der Erfindung muß insbesondere nicht eine Antischlupfsteuerung und/oder eine Anti­ blockiersteuerung und/oder eine Rechts/Links-Antriebs­ unterschiedssteuerung zwingend vorhanden sein und muß insbesondere nicht eine Verbrennungsmotorensteuerung unter Optimierungsgesichtspunkten zwingend vorhanden sein. Es ist außerdem möglich, in der Zentralsteuerung bestimmte Fahrprogramme gespeichert zu haben, insbeson­ dere bestimmte Fahrzeugbeschleunigungsprogramme, ein oder mehrere Einparkprogramme für automatisches Einparken und dergleichen. Überhaupt können in der Zentralsteuerung andere Überfunktionen abgelegt sein. Die Fahrprogramme können unter dem Einfluß der in der Anmeldung beschriebenen, anderen Steuerungen stehen.
Generell ist es günstig, die gewichtigsten Fahrzeug­ komponenten bevorzugt im Vorder- und Hinterende des Fahrzeugs anzuordnen, um das Hochachsenträgheitsmoment des Fahrzeugs zu vergrößern und damit das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu verbessern.
Vorzugsweise ist mindestens ein für den Fahrer vorge­ sehener Befehlsgeber, insbesondere für Fahrzeugbeschleu­ nigung bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder für Fahr­ zeugverzögerung, an die Zentralsteuerung angeschlossen.
Vorzugsweise bilden die beiden Elektromotoren einen kombinierten Tandemmotor, der ein gemeinsames Stationär­ teil (vorzugsweise mit zwei Statorringen) und zwei Rotorteile aufweist. Das gemeinsame Stationärteil kann die Leistungs- und Informationsverkabelung sowie gegebenenfalls die Kühlmittelzuführung und Kühlmittelabführung enthalten. Außerdem können an dem Stationärteil Peripherteile der beiden Motorsteuerun­ gen angeordnet sein, insbesondere Drehzahlerfassung, Drehzahldifferenzerfassung, Temperaturüberwachung und dergleichen.
Die Elektromotoren können jeweils mit dem zugeordneten Antriebsrad über eine Welle, insbesondere Gelenkwelle, verbunden sein oder können dem jeweiligen Antriebsrad räumlich eng unmittelbar zugeordnet sein, beispiels­ weise in Form eines radintegrierten Antriebsmotors.
Bei bestimmten Auslegungen ist es günstig und deshalb bevorzugt, zwischen dem jeweiligen Elektromotor und dem jeweiligen Antriebsrad ein Untersetzungsgetriebe vorzu­ sehen, weil dann der betreffende Elektromotor als schnell drehender Motor mit hoher Leistungskonzentration vorgesehen werden kann. Das Untersetzungsgetriebe kann mit dem Elektromotor oder mit dem betreffenden Antriebs­ rad eine integrierte Einheit bilden. Das Untersetzungs­ getriebe kann ein Getriebe mit Fixuntersetzung oder ein mehrstufiges, schaltbares Untersetzungsgetriebe sein. In der Regel reicht hier ein Untersetzungsgetriebe mit zwei Stufen aus, z. B. eine Stufe mehr für Stadtfahrt oder Geländefahrt und die andere Stufe mehr für Überland­ fahrt.
Vorzugsweise weist das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor und mindestens einen von diesem antreibbaren Stromgene­ rator auf, damit der für die Elektromotoren erforderliche Strom im Fahrzeug erzeugt werden kann. Es ist aber auch möglich, mit einer anderen Stromquelle oder einem chemischen Stromspeicher zu arbeiten.
Vorzugsweise ist der Generator im wesentlichen baugleich mit einem Antriebs-Elektromotor, wobei eine Bewicklung mit gegenüber der Elektromotorauslegung abweichender Win­ dungszahl pro Pol und/oder eine unterschiedliche Wicklungsverschaltung möglich ist. Da der Generator normalerweise auf Höchstleistung bei Höchstdrehzahl ausgelegt ist, langt ein mit einem Elektromotor im wesentlichen baugleicher Generator zur Versorgung mehrerer Elektromotoren. Gegebenenfalls können mehrere, vorzugsweise untereinander baugleiche, Generatoren an den Verbrennungsmotor angekoppelt sein.
Vorzugsweise ist der Generator an dem Verbrennungsmotor integriert. Diese Verbrennungsmotor/Generator-Einheit kann an praktisch beliebiger Stelle des Fahrzeugs, wo genügend Raum ist, angeordnet sein, da von dieser Einheit kein mechanischer Abtrieb erfolgt.
Vorzugsweise weist der Generator eine Separatwicklung zur Erzeugung von Strom für das Fahrzeugbordnetz auf. Eine Alternative besteht darin, daß an dem Generator oder dem von dem Generator gespeisten Stromkreis eine Stromabzweigung zur Versorgung des Fahrzeugbordnetzes vorgesehen ist, wobei vorzugsweise für die Erzeugung der Bordnetzspannung ein Transformator oder ein Tief­ setzwechselrichter vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Auslegung des Fahrzeugs nämlich so, daß der Genera­ tor für die Elektromotoren eine relativ hohe Spannung vorzugsweise im Bereich von 500 bis 1000 V liefert, während eine übliche Bordnetzspannung 12 V ist. Bei derart hohen Generatorspannungen sind die in den Elektromotoren fließenden Ströme angenehm niedrig.
Vorzugsweise ist der Generator so ausgebildet, daß er als Anlasser für den Verbrennungsmotor, also als Anlaß- Elektromotor, betreibbar ist. Es ist möglich, hierfur eine separate Anlasserwicklung im Generator vorzusehen. Es versteht sich, daß zum Betreiben des Anlassers nor­ malerweise im Fahrzeug eine Stromquelle bzw. ein Speicher für elektrische Energie vorhanden ist. Dessen Spannungsniveau kann durch einen Transformator und/oder einen Hochsetzsteller auf ein für den Anlasser günstiges Spannungsniveau hochgesetzt sein. Es ist als günstig bevorzugt, den Generator so auszulegen, daß er den Ver­ brennungsmotor mit erheblich oberhalb der Leerlaufdreh­ zahl liegender Drehzahl anläßt, insbesondere mit einer mehr als 40% der Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors betragenden Anlaßdrehzahl. Dies sichert ein besonders leichtes Starten des Verbrennungsmotors.
Vorzugsweise sind die Elektromotoren zum Bremsen des Fahrzeugs auf Generatorbetrieb umschaltbar und ist mindestens ein Bremswiderstand zum Vernichten von Brems­ energie vorgesehen. Es kann auch vorgesehen sein, daß der beim Bremsen erzeugte Strom dem fahrzeugeigenen Stromspeicher zugeleitet wird, solange dieser aufnahme­ fähig ist.
Vorzugsweise sind die Elektromotoren und/oder der Generator dauermagnetisch erregte Maschinen, wobei die Dauermagnete hochkoerzitive Dauermagnete sind, beispiels­ weise aus einer Legierung mindestens eines Seltenerd­ elements mit Kobalt oder Eisen sowie ggf. mindestens einem weiteren Zusatz. Derartige Maschinen lassen sich mit besonders hoher Leistungsdichte bauen.
Vorzugsweise sind die Elektromotoren mit Gleichstrom zu speisende, elektronisch kommutierte Maschinen.
Vorzugsweise sind die Elektromotoren und/oder der Generator nach dem Prinzip der Magnetflußkonzentration gebaut. Magnetflußkonzentration bedeutet vorzugsweise, daß die Magnetflußdichte im Luftspalt größer ist als an der Magnetflußaustrittsfläche des betreffenden Dauermagneten.
Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein stark schematisiertes, vier­ rädriges Straßenfahrzeug in Draufsicht und insbesondere die elektrischen Antriebs-, Stromerzeugungs- und Steuerungskomponenten des Fahrzeugs.
Sowohl an der Vorderachse 4 als auch an der Hinterachse 6 des Fahrzeugs 2 sind jeweils zwei Antriebs-Elektro­ motoren 8 vorgesehen. Die beiden Elektromotoren 8 einer Achse bilden einen Tandemmotor mit gemeinsamem Stationär­ teil. Innerhalb jedes Elektromotors sind die einzelnen Wicklungsspulen 10 schematisch angedeutet. Man erkennt, daß in dem gemeinsamen Stationärteil separate Wicklungs­ spulen 10 für jeden Einzelmotor 8 vorhanden sind. Der Rotor jedes Motors 8 ist mit Dauermagneten besetzt. Jeder Elektromotor 8 treibt ein zugeordnetes Antriebsrad 12.
Mit dem Bezugszeichen 14 ist ein Verbrennungsmotor bezeichnet. Dem Verbrennungsmotor 14 ist ein Generator 16 räumlich eng zugeordnet. Der im Generator 16 erzeugte Strom wird in einer Leistungselektronik 18 gleichgerich­ tet und von dort in einen Gleichspannungszwischenkreis 20 gespeist.
An den Gleichspannungszwischenkreis 20 sind die vier Elektromotoren 8 jeweils über eine Leistungselektronik in Form eines Stromstellers 22 angeschlossen. Jeder Stromsteller 22 führt dem zugeordneten Elektromotor 8 zeit- und vorzeichenrichtig Strompulse zu.
An den Gleichspannungszwischenkreis 20 ist ferner ein Bremssteller 24 angeschlossen, an den ein oder mehrere Bremswiderstände 26 angeschlossen sind.
Mit dem Bezugszeichen 28 ist ein Mikroprozessorsystem bezeichnet, das eine Zentralsteuerung des Fahrzeugs 2 darstellt. Die Zentralsteuerung 28 ist über Informations­ leitungen mit den vier Motorsteuerungen 30 der vier Elektromotoren 8, mit einer der Leistungselektronik 18 zugeordneten Steuerung 32, mit einer dem Verbrennungs­ motor 14 zugeordneten Steuerung 33 und mit einer dem Bremssteller 24 zugeordneten Bremssteuerung 34 ver­ bunden. Die Steuerungen 32 und 33 bilden eine Strom­ erzeugungssteuerung. Außerdem sind mit der Zentral­ steuerung 28 eine Bedienungs- und Anzeigeeinheit 36 sowie einer oder mehrere externe Sensoren 38 verbunden. Jede Motorsteuerung 30 ist mit dem zugeordneten Elektro­ motor durch eine Signalleitung verbunden. Die Steuerung 32 ist mit dem Generator 16 durch eine Signalleitung ver­ bunden.
Für die angesprochene, elektronische Kommutierung jedes Elektromotors 8 erhält die betreffende Motor­ steuerung 30 Signale von einem nicht dargestellten Drehstellungssensor, der die Drehstellung des betreffen­ den Rotors relativ zu dem betreffenden Stator laufend feststellt.
Jede Motorsteuerung 30 erhält laufend Information über die momentane Spannung, Stromstärke und Drehzahl und er­ rechnet sich daraus die momentane Leistung und das momen­ tane Drehmoment des zugeordneten Elektromotors 8, entwe­ der von dem betreffenden Elektromotor 8 oder von dem be­ treffenden Stromsteller 22 her. Die Zentralsteuerung 28 verarbeitet diese Informationen von allen Elektromotoren 8 und berücksichtigt sie bei ihren Steuerbefehlen an die Motorsteuerungen 30 zur Erfüllung der weiter vorn ange­ sprochenen Funktionen. Es ist möglich, die Motorsteuerun­ gen 30 und/oder die Zentralsteuerung 28 so auszulegen, daß sie die in der Beschreibungseinleitung beschriebenen, weiteren Funktionen (Erfassung von Drehzahländerungen, Errechnung der Radantriebsleitung, Vortriebsermittlung etc.) leistet.
Die Stromerzeugungssteuerung 32, 33 erhält von der Zen­ tralsteuerung 28 Befehle hinsichtlich der erforderlichen Stromerzeugung. Aufgrund dieser Befehle gibt die Strom­ erzeugungssteuerung 32, 33 Befehle an den gesteuerten Gleichrichter 18 in Form eines Vierquadrantenstellers, den Generator 16 und den Verbrennungsmotor 14. Die Stromerzeugungssteuerung 32, 33 kann diese Komponenten so steuern, daß der Verbrennungsmotor 14 die weiter vorn beschriebenen Funktionen ausführt, insbesondere jeweils nahe dem verbrauchsoptimalen Punkt seines Kennfelds läuft.
Die Motorsteuerungen steuern den Sollzustand der Elektro­ motoren 8 hinsichtlich Leistung, Drehmoment und Drehzahl.
Die Zentralsteuerung 28 bewerkstelligt über die Motor­ steuerungen 30 auch ein Umsteuern der Elektomotoren 8 auf Generatorbetrieb zum Verzögern des Fahrzeugs 2 und über die Bremssteuerung 34 die Vernichtung von Bremsenergie in dem oder den Bremswiderständen 26.
Die Elektromotoren 8, der Generator 16, die Motorsteller 22, der Gleichrichter 18, der Bremssteller 24 und die Zentralsteuerung 28 sind jeweils multipel aufge­ baut. Dies bedeutet, daß diese Komponenten jeweils aus mehreren, für sich funktionstüchtigen, autarken Unter­ komponenten bestehen, so daß auch bei Ausfall einzelner Unterkomponenten die Gesamtfunktion nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Claims (25)

1. Nichtschienengebundenes Fahrzeug mit mindestens zwei Antriebs-Elektromotoren (8), von denen der eine zum Antrieb eines Antriebsrads (12) auf der linken Fahrzeugseite und der andere zum Antrieb eines Antriebs­ rads (12) auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem der beiden Elektromotoren (8) eine eigene Motorsteuerung (30) zum Vorgeben der momentanen Soll- Leistung und/oder der momentanen Soll-Drehzahl des betreffenden Elektromotors (8) zugeordnet ist; und
daß eine mit den Motorsteuerungen (30) verbundene, übergeordnete Zentralsteuerung (28) vorgesehen ist, welche die beiden Elektromotoren (8) über die Motor­ steuerungen (30) im Sinn einer Antriebsschlupfverhinde­ rung und/oder einer Bremsblockierverhinderung und/oder eines fahrdynamisch günstigen Rechts/Links-Antriebs­ unterschieds steuert,
wobei die Zentralsteuerung (28) und/oder die Motor­ steuerungen (30) Informationen über die momentane elektrische Ist-Leistung und/oder die momentane Ist-Drehzahl der beiden Elektromotoren (8) berücksichtigen.
2. Nichtschienengebundenes Fahrzeug, mit mindestens zwei Antriebs-Elektromotoren (8), von denen der eine zum Antrieb eines Antriebsrads (12) auf der linken Fahrzeugseite und der andere zum Antrieb eines Antriebs­ rads (12) auf der rechten Fahrzeugseite vorgesehen ist, mit einem Verbrennungsmotor (14), und mit einem von dem Verbrennungsmotor (14) antreibbaren Stromgenerator (16), dadurch gekennzeichnet,
daß jedem der beiden Elektromotoren (8) eine eigene Motorsteuerung (30) zum Vorgeben der momentanen Soll- Leistung und/oder der momentanen Soll-Drehzahl des be­ treffenden Elektromotors (8) zugeordnet ist;
daß der Verbrennungsmotor/Generator-Gruppe (14, 16) eine Stromerzeugungssteuerung (32, 33) zugeordnet ist; und
daß eine mit den Motorsteuerungen (30) sowie der Strom­ erzeugungssteuerung (32) verbundene Zentralsteuerung (28) vorgesehen ist, die unter Berücksichtigung der elektrischen Leistungsanforderung der beiden Elektro­ motoren (8) über die Stromerzeugungssteuerung (32) den Verbrennungsmotor (14) im Sinne eines geringen Kraft­ stoffverbrauchs und/oder geringer Emissionen und/oder hoher Leistungsabgabe steuert.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsteuerung (28) so ausgebildet ist, daß sie zur Antriebsschlupfverhinderung und/oder zur Bremsblockierverhinderung auf eine abnormal hohe oder niedrige Drehzahl mindestens eines der beiden Elektro­ motoren (8) und/oder auf eine abnormale Drehzahlände­ rung mindestens eines der beiden Elektromotoren (8) und/ oder auf einen abnormalen Drehzahlunterschied der bei­ den Elektromotoren (8) reagiert.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsteuerung (28) so ausgebildet ist, daß sie über die Motorsteuerungen (30) die beiden Elektro­ motoren (8) auf im wesentlichen gleiche Drehzahl oder auf Nichtüberschreiten einer vorgegebenen, maximalen Drehzahldifferenz steuert.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsteuerung (28) so ausgebildet ist, daß sie über die Motorsteuerungen (30) die beiden Elektromotoren (8) auf für maximale Traktion günstigen, geringen Antriebsschlupf steuert.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsteuerung (28) so ausgebildet ist, daß sie zur Erzeugung eines Rechts/Links-Antriebsunterschieds auf Lenkungseinschlag und/oder Drehung des Fahrzeugs (2) um seine Hochachse reagiert.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein externer Sensor (38) an die Zentral­ steuerung angeschlossen ist, vorzugsweise ein Lenkungs­ einschlagsensor und/oder ein Abstandssensor und/oder ein Neigungssensor und/oder eine lagestabile Kreisel­ plattform.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein für den Fahrer vorgesehener Befehls­ geber (36) an die Zentralsteuerung (28) angeschlossen ist.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektromotoren (8) einen kombinierten Tandemmotor bilden, der ein gemeinsames Stationärteil und zwei Rotorteile aufweist.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stationärteil Peripherteile der beiden Motorsteuerungen (30) angeordnet sind, vorzugsweise zur Drehzahlerfassung.
11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Elektromotor (8) mit dem jeweiligen Antriebsrad (12) über eine Gelenkwelle (40) verbunden ist.
12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Antriebsmotor (8) dem jeweiligen An­ triebsrad (12) räumlich eng unmittelbar zugeordnet ist.
13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Elektromotor (8) mit dem jeweiligen Antriebsrad (12) über ein Untersetzungsgetriebe mit Fixuntersetzung oder über ein mehrstufiges, schaltbares Untersetzungsgetriebe verbunden ist.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe an dem betreffenden Antriebsrad integriert angeordnet ist.
15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsmotor (14) und mindestens einen von diesem antreibbaren Stromgenerator (16).
16. Fahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (16) im wesentlichen baugleich mit einem Antriebs-Elektromotor (8) ist.
17. Fahrzeug nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (16) an dem Verbrennungsmotor (14) integriert ist.
18. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (16) eine Separatwicklung zur Erzeu­ gung von Strom für das Fahrzeugbordnetz aufweist.
19. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Generator (16) oder dem von dem Generator (16) gespeisten Stromkreis eine Stromabzweigung zur Versorgung des Fahrzeugbordnetzes vorgesehen ist, wobei vorzugsweise für die Erzeugung der Bordnetzspannung ein Transformator oder ein Tiefsetzwechselrichter vor­ gesehen ist.
20. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (16) so ausgebildet ist, daß er als Anlasser für den Verbrennungsmotor (14) betreibbar ist.
21. Fahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (16) so ausgelegt ist, daß er den Verbrennungsmotor (14) mit erheblich oberhalb der Leer­ laufdrehzahl liegender Drehzahl anläßt.
22. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8) zum Bremsen des Fahrzeugs (2) auf Generatorbetrieb umschaltbar sind und daß mindestens ein Bremswiderstand (26) zum Vernichten von Bremsenergie vorgesehen ist.
23. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8) und/oder der Generator (16) dauermagnetisch erregte Maschinen sind, wobei die Dauermagnete hochkoerzitive Dauermagnete sind.
24. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8) mit Gleichstrom zu speisende, elektronisch kommutierte Maschinen sind.
25. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8) und/oder der Generator (16) nach dem Prinzip der Magnetflußkonzentration gebaut sind.
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