DE4337356A1

DE4337356A1 - Control method and circuit for controlling an electric vehicle

Info

Publication number: DE4337356A1
Application number: DE4337356A
Authority: DE
Inventors: Edgar Dipl Ing Boehm; Ingemar Dipl Ing Neuffer
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1993-11-02
Publication date: 1995-05-04

Abstract

It is known to control the drive unit (3) of an electric vehicle by means of a controller (1). The safety standard and comfort requirements such as are required today by modern traction means cannot be provided purely by means of a controller operation in conjunction with highly dynamic electric drives. In order to control the locomotion of an electric vehicle in such a way that its locomotion proceeds with limited jolting and acceleration at all times, a control device (2) is connected between the controller (1) and the drive unit (3). This control device (2) switches through, as a function of prescribed and/or operation situation-dependent parameters, a desired value (F<*>H) of the controller force, which is prescribed by the controller (1), in a jolting-limited fashion or intervenes in a controlling fashion. The control method combines the advantages of a dynamic controller operation with the comfort and safety of controlled operation. This is advantageous in particular in rail vehicles. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren und eine Schaltung zur Antriebsregelung eines Elektrofahrzeuges, insbesondere eines elektrischen Schienenfahrzeuges.The invention relates to a control method and Circuit for the drive control of an electric vehicle, especially an electric rail vehicle.

Es ist bekannt, den Antrieb eines Elektrofahrzeuges mit einem Fahrschalter zu regeln. Hierbei wird die Klemmenspannung einer elektrischen Maschine, beispielsweise durch das Schalten eines Widerstandsnetzwerkes oder auch durch den Einsatz moderner Leistungselektronik, verändert.It is known to drive an electric vehicle with a To regulate the driving switch. Here the terminal voltage an electrical machine, for example by the Switching a resistance network or through the Use of modern power electronics, changed.

Bei den Bahnfahrzeugen des ÖPNV (öffentlicher Personen Nah verkehr) ist seit vielen Jahren eine Fahr-Brems-Steuerung im Einsatz, die die Antriebskraft in Abhängigkeit von einer Fahrhebelstellung vorgibt. Dabei werden die Fahrmotoren bei Fahrhebelstellung nach vorn - motorisch - in Richtung fahren und bei Fahrhebelstellung nach hinten - generatorisch - in Richtung bremsen betrieben. In vielen Einsatzfällen kann die Antriebskraft der Motoren nur stufig durch geschaltete Vorwiderstände verändert werden. Das gleiche gilt für die Bremskräfte. Die sich einstellende Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt sich aus der Fahrzeugmasse und den auf diese Masse wirkenden Kräften (Antriebs- bzw. Bremskräfte, Widerstands- und Steigungskräfte).For public transport rail vehicles (public persons Nah traffic) has been a driving brake control in the for many years Use that the driving force depending on a Specifies driving lever position. The traction motors are Drive lever position forward - motorized - in direction and when the drive lever is in the rear - generator - in Braked direction. In many applications, the Driving power of the motors only in stages through switched Series resistors are changed. The same goes for the Braking forces. The vehicle speed that is set results from the vehicle mass and the mass acting forces (driving or braking forces, resistance and gradient forces).

Eine Handbetriebsregelung hat die Aufgabe, den vom Fahr zeugfahrer am Fahrpult mittels eines Fahrschalters vorge gebenen Kraftwert unter Berücksichtigung von betriebs fallspezifischen Geschwindigkeitsgrenzwerten und Komfort bedingungen umzuformen. Eine Schaltung zum Erreichen der Komfortbedingungen soll bewirken, daß sich Ruck (Ableitung der Beschleunigung nach der Zeit), Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges auch bei sprungartiger Vorgabe eines Kraftwertes nur innerhalb vorgegebener Grenzen bewegen. Hierzu ist es erforderlich ein Motormoment kontinuierlich und ohne Lücke zwischen motorischem und generatorischem Bereich zu verändern. Es ist weiter bekannt, dieses Problem durch den Einsatz leistungselektronischer Bauelemente zu lösen. Hierbei wird für die Fahrmotoren eine Momentenregelung in beide Momentenrichtungen (Momentenschale) vorgesehen. Derartige Schaltungen der Leistungselektronik sind für Gleich- und Drehstrommaschinen verfügbar.A manual mode control has the task of driving witness driver on the remote using a driving switch given force value taking into account operational case-specific speed limits and comfort to transform conditions. A circuit to achieve the Comfort conditions should cause jerk (derivation acceleration after time), acceleration or Deceleration of the vehicle even in the event of a sudden specification move a force value only within specified limits. This requires an engine torque continuously and without a gap between the motor and generator area to change. It is also known to solve this problem through the Solve use of power electronic components. Here becomes a torque control in both for the traction motors Torque directions (torque shell) provided. Such Power electronics circuits are for DC and DC AC machines available.

Nachteil dieses Standes der Technik ist, daß eine zu schnelle oder heftige Auslenkung des Fahrhebels, insbesondere bei einer Bergabfahrt mit vollbesetztem Fahrzeug, zur Überschrei tung vorgebbarer Grenzwerte führen kann. Zudem kann es während eines Bremsvorganges zu einer nicht beabsichtigten Rückwärtsfahrt kommen, wenn der Fahrhebel zu lange in der Bremsstellung verbleibt.The disadvantage of this prior art is that it is too fast or violent deflection of the drive lever, especially at a downhill descent with a fully occupied vehicle, to cross over limit values that can be specified. It can also during a braking operation to an unintended one Come in reverse if the drive lever is in the for too long The braking position remains.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, die ein Elektrofahr zeug betriebsfallabhängig so regeln, daß dessen Fahrt jederzeit ruck- und/oder beschleunigungsbegrenzt verläuft. Hierbei darf ein vorgebbarer Grenzwert der Fahrgeschwindig keit nicht überschritten werden. Dieser Grenzwert soll auch während der Fahrt veränderbar sein. Zusätzlich soll die Geschwindigkeit einer während eines Bremsvorganges versehent lich eingeleiteten Rückwärtsfahrt auf kleine vorgebbare Werte begrenzt bleiben.The invention is therefore based on the object of a method and specify a circuit arrangement that is an electric vehicle Depending on the operating case, regulate the tool so that its travel runs at any time with limited jerk and / or acceleration. Here, a specifiable limit value of the driving speed not be exceeded. This limit should also be changeable while driving. In addition, the Accident speed during braking initiated backward travel to small, predeterminable values stay limited.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Rege lungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder mittels einer Schaltung nach Anspruch 8. Es ist hierbei zwischen zwei Betriebsarten zu unterscheiden. Eine erste Betriebsart "Fahrschalter betrieb" und eine zweite Betriebsart "Geregelter Fahr betrieb". The task is solved by a brisk drive lungsverfahren according to claim 1 or by means of a circuit according to claim 8. It is between two modes to distinguish. A first operating mode "travel switch operation "and a second operating mode" regulated driving business".

Gemäß Anspruch 2 ist beiden Betriebsarten gemeinsam, daß nur Antriebskraftsollwerte an die Antriebseinheit gegeben werden, die sich mit der Forderung nach einer ruckbegrenzten Fahrt vereinbaren lassen. Also erfolgt auch der "Fahrschalter betrieb" unter der Voraussetzung einer ruckbegrenzten Fahrt.According to claim 2, both operating modes have in common that only Drive force setpoints are given to the drive unit, dealing with the demand for a jerk-limited ride let agree. So there is also the "drive switch operation "under the condition of a jerk-limited journey.

Bei dem beanspruchten Regelungsverfahren, wird die Fahr- und Bremssteuerung nur in einem solchen Maße automatisiert, wie es im Sinne vorgebbarer Sicherheits- und Komfortbedingungen unerläßlich ist. Erst wenn der, mittels eines Fahrschalters per Hand, vorgegebene Kraftsollwert ein Verlassen eines definierten Bereiches zulässiger Fahrparameter zur Folge hätte, greift die zwischengeschaltete Regeleinrichtung regelnd ein. Die Fahrt des Elektrofahrzeugs erfolgt dann in Abhängigkeit vorgegebener Grenzwerte, bis der vom Fahr schalter vorgegebene Kraftsollwert wieder im zulässigen Bereich liegt.In the claimed regulatory process, the driving and Brake control automated only to such an extent as it in terms of specifiable safety and comfort conditions is indispensable. Only when the, using a driving switch by hand, predetermined force setpoint leaving one defined range of permissible driving parameters the interposed control device intervenes regulating one. The electric vehicle then travels in Dependency of predefined limit values until that of driving switch predetermined force setpoint again in the permissible Area.

In vorteilhafter Weiterbildung nach Anspruch 3 erfolgt auch die Umschaltung vom "Fahrschalterbetrieb" in den "Geregelten Fahrbetrieb" ebenso wie eine Umschaltung in umgekehrter Richtung ruckbegrenzt. Das heißt, die Änderung der Beschleunigung über der Zeit verläuft innerhalb vorgebbarer Grenzen. Hierzu ist es erforderlich, den Umschaltzeitpunkt von der einen Betriebsart in die andere so zu wählen, daß insbesondere der Fahrparameter Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Umschaltung noch eine solche Sicherheitsmarge von einer zu definierenden Grenzgeschwindigkeit entfernt ist, daß die zum Einhalten dieser Grenze erforderliche Änderung der Beschleunigung innerhalb vorgebbarer Grenzen bleibt.In an advantageous development according to claim 3 also takes place the changeover from "driving switch operation" to "regulated ones" Driving mode "as well as a switch in reverse Jerk limited direction. That is, the change in Acceleration over time is within a given range Limits. This requires the changeover time to be selected from one operating mode to the other in such a way that in particular the driving parameter speed at the time the switchover such a safety margin of one limit speed to be defined is removed that the change required to meet this limit Acceleration remains within predefined limits.

Nach Anspruch 4, wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom "Fahrschalterbetrieb" zum "Geregelten Fahrbetrieb" von einer als Lastkraft bezeichneten Größe abhängig gemacht. Diese Größe entspricht der Kraft, die benötigt wird um etwaige Reibungskräfte oder Fahrwegsteigungen zu überwinden oder die, infolge einer Bergabfahrt, auf das zu regelnde Fahrzeug einwirkt. Die Lastkraft ist als zu überwachende Statusgröße sehr geeignet, da alle die Traktion betreffenden Ein flußgrößen, wie beispielsweise Reibung und/oder das Strecken profil eines Fahrweges diese leicht nachzubildende Größe der Lastkraft verändern. Durch die Überwachung dieser Größe ist es möglich, betriebsfallabhängig zu regeln. Insbesondere zur Festlegung eines geeigneten Umschaltzeitpunktes vom "Fahrschalterbetrieb" in den "Geregelten Fahrbetrieb", ist es sinnvoll, die Lastkraft zu berücksichtigen.According to claim 4, the time of switching from "Travel switch operation" for "regulated travel operation" from one size referred to as load force. These Size corresponds to the force that is required by any To overcome frictional forces or inclines that, due to a downhill run, on the vehicle to be controlled acts. The load force is a status variable to be monitored very suitable as all the traction related a flow variables, such as friction and / or stretching profile of a route this easily reproducible size of the Change load force. By monitoring this size is it is possible to regulate depending on the operating case. Especially for Determination of a suitable changeover time from "Throttle switch operation" in the "regulated driving operation", it is sensible to consider the load force.

Dadurch, daß die Regeleinrichtung wenigstens einen Fahrparameter nach einer Wurzelkennlinie regelt, wird die gewünschte Beschleunigungs- und Ruckbegrenzung für das Elektrofahrzeug erreicht. Diese Regeleinrichtung ergänzt eine zweifache integrale Regelstrecke, die insbesondere zur Geschwindigkeitsregelung geeignet ist, ideal.The fact that the control device at least one Controls driving parameters according to a root characteristic, the desired acceleration and jerk limitation for the Electric vehicle reached. This control device complements one double integral controlled system, in particular for Cruise control is suitable, ideal.

Nach Anspruch 6 ist es vorgesehen, die Vor- und Rückwärts fahrt des Elektrofahrzeugs jeweils individuell zu regeln. Hierdurch können für unterschiedliche Fahrtrichtungen unter schiedliche Begrenzungen für die Fahrparameter vorgegeben werden. Dies ist schon allein aus Sicherheitsgründen ein wesentlicher Vorteil.According to claim 6, it is provided the forward and backward to regulate the driving of the electric vehicle individually. This allows for different directions of travel different limits for the driving parameters become. This is for security reasons alone significant advantage.

In vorteilhafter Weiterbildung bleiben insbesondere die Geschwindigkeitswerte für die Rückwärtsfahrt des Elektro fahrzeugs auf kleine Werte begrenzt. Dies ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal, da eine etwaige Rückwärtsfahrt vom Bedienpersonal nur schwer überwacht werden kann. Außerdem ist die Rückwärtsfahrt, wenn überhaupt, überwiegend nur zu Rangierzwecken sinnvoll. Es ist dennoch wünschenswert, das Regelungsverfahren in dieser Weise weiterzubilden, da in Verbindung mit einer Vierquadrantensteuerung Rückwärtsfahrten eines Elektrofahrzeuges versehentlich eingeleitet werden können. In an advantageous further development, the Speed values for the backward movement of the electric vehicle limited to small values. This is an important one Security feature, as a possible reverse drive from Operating personnel can only be monitored with difficulty. Besides, is the reverse drive, if at all, mostly only to Shunting purposes make sense. It is still desirable that To further develop control procedures in this way, because in Connection with a four-quadrant control for reversing of an electric vehicle are accidentally initiated can.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch den Einsatz der im Anspruch 8 beschriebenen Schaltung.The task is also solved by the Use of the circuit described in claim 8.

In vorteilhafter Weiterbildung gibt die Regeleinrichtung nur solche Antriebskraftsollwerte an die nachgeschaltete Antriebseinheit weiter, die eine ruckbegrenzte Fahrt ermöglichen.In an advantageous development, the control device only such driving force setpoints to the downstream Drive unit continues, which is a jerk-limited ride enable.

Dadurch, daß die Regeleinrichtung eine Auswahllogikschaltung aufweist, kann betriebsfall- und/oder vorgabeabhängig ent schieden werden, ob ein vom Fahrschalter vorgegebener Fahr schalterkraftsollwert auf die Antriebseinheit geschaltet wird, oder ob die zwischengeschaltete Regeleinrichtung mit der Antriebseinheit in Eingriff gebracht wird, um Antriebs kraftsollwerte vorzugeben, die innerhalb vorgebbarer Grenzen liegen.In that the control device has a selection logic circuit has, depending on the operating case and / or default be differentiated whether a drive specified by the driving switch switch force setpoint switched to the drive unit is, or whether the intermediate control device with the drive unit is engaged to drive to specify force setpoints within predefined limits lie.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Schaltung nach Anspruch 11, werden von einer Begrenzungsschaltung Kraft begrenzungswerte gebildet, deren Größe von einer Lastkraft abhängen. Diese Kraftbegrenzungswerte werden von der Auswahl logikschaltung mit dem am Fahrschalter eingestellten Kraft sollwert verglichen. Damit wird sowohl die Höhe der Regel abweichung als auch die, im Falle eines Eingriffs der Regeleinrichtung, wirksamen Kraftbegrenzungswerte in Abhängigkeit von der tatsächlich von der Antriebseinheit zu erbringenden Antriebskraft generiert. Der Zeitpunkt des Umschaltens vom "Fahrschalterbetrieb" in den "Geregelten Fahrbetrieb" und die von der zwischengeschalteten Regel einrichtung vorgegebene Stellgröße hängt demnach von der Größe der betriebsfallabhängigen Lastkraft ab.In an advantageous development of the circuit according to Claim 11, are from a limiting circuit force limit values formed, the size of a load depend. These force limit values are determined by the selection logic circuit with the force set on the drive switch setpoint compared. This will rule both the amount deviation as well as the, in the event of an intervention of the Control device, effective force limit values in Dependence on the actually from the drive unit too yielding driving force generated. The time of Switching from "travel switch operation" to "regulated." Driving mode "and that of the intermediate rule setpoint is therefore dependent on the device Size of the load dependent on the operating case.

Eine zusätzliche Weiterbildung der Schaltung ist die jeweils individuelle Regelung von Vor- und Rückwärtsfahrt des Elektrofahrzeugs. Dadurch, daß die Begrenzungsschaltung zwei getrennte Schaltungsteile, einen Vorwärts- und einen Rück wärtsbegrenzungsschaltungsteil, aufweisen, können diesen jeweils unterschiedlichen Vorgaben und/oder Grenzwerte zugeordnet werden.An additional development of the circuit is each individual regulation of forward and backward travel of the Electric vehicle. Because the limiting circuit two separate circuit parts, a forward and a reverse downward limiting circuit part, can have this different specifications and / or limit values be assigned.

Nach Anspruch 13 wird in einem Hochlaufgeber ein Kraftsoll wert gebildet, ohne daß ein maximal zulässiger Ruck über schritten wird. Dieser maximal zulässige Ruck entspricht der maximal zulässigen Änderung der Beschleunigung über der Zeit.According to claim 13, a force target is in a ramp generator value formed without a maximum permissible jerk over is taken. This maximum permissible jerk corresponds to the maximum allowable change in acceleration over time.

Nach Anspruch 14 weist die Regeleinrichtung einen Geschwindigkeitssollwertbildner auf, die den vorgegebenen Kraftsollwert in einen Geschwindigkeitssollwert umwandelt, wobei diese Größe mit vorgebbaren Grenzwerten verglichen wird. Die Geschwindigkeit ist eine leicht zu überwachende Größe und kann von daher ebenso leicht in entsprechende die Fahrt beschreibende Fahrparameter, wie beispielsweise die Beschleunigung oder eine Antriebskraft, zur weiteren Verarbeitung umgewandelt werden.According to claim 14, the control device has a Speed setpoint generator on the given Force setpoint converted into a speed setpoint, this variable being compared with predefinable limit values becomes. The speed is easy to monitor Size and can therefore be just as easily in corresponding the Driving descriptive driving parameters, such as the Acceleration or a driving force, for further Processing to be converted.

Der Geschwindigkeitssollwert wird auf einen nachgeschalteten PI-Regler gegeben, der im Fahrschalterbetrieb im wesentlichen den nicht benötigten Geschwindigkeitssollwert einem zur Bildung zur Regelabweichung ebenfalls an den PI-Regler über mittelten Geschwindigkeitsistwert anpaßt. Hierdurch ist sichergestellt, daß nicht eine zum Zeitpunkt der Umschaltung vom "Fahrschalterbetrieb" in den "Geregelten Betrieb" etwaig anstehende Regelabweichung einen Momentstoß der Antriebs einheit bewirkt. Im "Geregelten Betrieb" wird dann die Fahr zeuggeschwindigkeit an die vorgegebenen Grenzwerte angepaßt.The speed setpoint is switched to a downstream one Given PI controller, which is essentially in the driving switch operation the speed setpoint that is not required Formation for control deviation also to the PI controller adjusts the average actual speed value. This is ensured that not one at the time of switching from "travel switch operation" to "regulated operation" pending control deviation a momentary surge of the drive unity. The drive is then in "regulated mode" tool speed adapted to the specified limit values.

Zusätzlich wird in dem PI-Regler die als Lastkraft bezeich nete Größe nachgebildet. Die Lastkraft muß demnach nicht extra gemessen und überwacht werden, sondern sie wird vorteilhaft intern in der Schaltung nachgebildet.In addition, the PI controller refers to the load force Replicated size. The load force therefore does not have to be measured and monitored separately, but it will advantageously reproduced internally in the circuit.

Besonders vorteilhaft ist es, ein Elektrofahrzeug mit dem Regelungsverfahren in Verbindung mit der beanspruchten Schaltung zu betreiben. It is particularly advantageous to use an electric vehicle with the Control procedure in connection with the claimed Circuit to operate.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by one in the drawing th embodiment explained. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Fahreinheit, Fig. 1 is a schematic diagram of a driving unit,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung, Fig. 2 is a block diagram of a control device,

Fig. 3 ein detaillierteres Blockschaltbild der Regeleinrichtung, Fig. 3 is a more detailed block diagram of the control device,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Hochlaufgeberbegrenzungs schaltung dieser Regeleinrichtung, Fig. 4 is a block diagram of a ramp-limiting circuit of this control device,

Fig. 5 ein Fahrdiagramm zur Bergabfahrt eines Elektro fahrzeuges und Fig. 5 is a driving diagram for the descent of an electric vehicle and

Fig. 6 ein Fahrdiagramm zur Bergauffahrt des Elektrofahr zeuges. Fig. 6 is a driving diagram for driving uphill of the electric vehicle.

Nach Fig. 1 wirkt ein Fahrschalter 1 über eine zwischen geschaltete Regeleinrichtung 2 auf eine Antriebseinheit 3.According to Fig. 1, a driving switch 1 acts via an intermediate control device 2 to a drive unit 3.

Der nähere Aufbau der Regeleinrichtung 2 ist Fig. 2 zu ent nehmen. Die aufschaltbare Regeleinrichtung 2 umfaßt eine Speichereinrichtung 4, die mit dem Fahrschalter 1 in Signal verbindung steht. Ein Ausgang der Speichereinrichtung 4 ist mit einer, einen Vorwärtsbegrenzungsschaltungsteil 6 und ei nen Rückwärtsbegrenzungsschaltungsteil 7 umfassenden Begren zungsschaltung 5 verbunden, der eine Auswahllogikschaltung 8 nachgeschaltet ist. Ein weiterer Eingang dieser Auswahl logikschaltung 8 steht mit der Speichereinrichtung 4 in Signalverbindung. Die Auswahllogikschaltung 8 entscheidet im wesentlichen darüber, welches der beiden Eingangssignale an einen angeschlossenen Hochlaufgeber 9 übermittelt wird. An den Hochlaufgeber 9 ist ein Geschwindigkeitssollwertbildner 10 angeschlossen, der über einen PI-Regler 11 das Ausgangs signal der unterstützenden Regeleinrichtung 2 erzeugt.The detailed structure of the control device 2 is Fig. 2 to take ent. The switchable control device 2 comprises a memory device 4 , which is connected to the driving switch 1 in signal connection. An output of the memory device 4 is connected to a limiter circuit 5 comprising a forward limiting circuit part 6 and a reverse limiting circuit part 7 , which is followed by a selection logic circuit 8 . Another input of this selection logic circuit 8 is in signal connection with the memory device 4 . The selection logic circuit 8 essentially decides which of the two input signals is transmitted to a connected ramp generator 9 . A speed setpoint generator 10 is connected to the ramp generator 9 , which generates the output signal of the supporting control device 2 via a PI controller 11 .

Anhand der in Fig. 3 in einem Blockschaltbild dargestellten schaltungstechnischen Realisierung der Regeleinrichtung 2 wird ein möglicher Schaltungsaufbau sowie seine Funktion im einzelnen erläutert. Neben dem, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu anderen Hardwarelösungen, insbesondere auch Softwarelösungen, denkbar, um die nachstehend erläuterten Funktionen der Regeleinrichtung 2 zu realisieren.A possible circuit structure and its function are explained in detail with the aid of the circuitry implementation of the control device 2 shown in FIG. 3 in a block diagram. In addition to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, in addition to other hardware solutions, in particular software solutions, it is also conceivable to implement the functions of the control device 2 explained below.

Die Speichereinrichtung 4 empfängt vom Fahrschalter 1 einen, dessen Stellung repräsentierenden Wert und gibt im Anschluß daran einen Fahrschalterkraftsollwert F_H* an die Auswahl logikschaltung 8 ab. Innerhalb der Auswahllogikschaltung 8 wird der Fahrschalterkraftsollwert F_H* auf eine Kraft vergleichsstelle 12 gegeben, die zusätzlich einen inver tierten Vorwärtskraftbegrenzungswert F₁ zum Vergleich empfängt. Ein, an die Kraftvergleichsstelle 12 ange schlossener Schwellwertmelder 13 wechselt sein binäres Ausgangssignal, sobald der Vorwärtskraftbegrenzungswert F₁ kleiner ist als der Fahrschalterkraftsollwert F_H*.The memory device 4 receives a value representing the position of the travel switch 1 and then outputs a travel switch force setpoint F _H * to the selection logic circuit 8 . Within the selection logic circuit 8 , the driving switch force setpoint F _H * is given to a force comparison point 12 , which additionally receives an inverted forward force limiting value F 1 for comparison. A, at the force comparison point 12 connected threshold detector 13 changes its binary output signal as soon as the forward force limiting value F 1 is less than the throttle switch set point F _H *.

Der Vorwärtskraftbegrenzungswert F₁ wird in dem Vorwärts begrenzungsschaltungsteil 6 der Begrenzungsschaltung 5, wie folgt, ermittelt:
An einer Geschwindigkeitsvergleichsstelle 14 des Vorwärtsbegrenzungsschaltungsteil 6 wird die Differenz zwischen einem von der Speichereinrichtung 4 vorgegebenen Vorwärtsgeschwindigkeitsgrenzwert V_G1 und einem in dem Geschwindigkeitssollwertbildner 10 ermittelten Geschwindig keitssollwert V* bestimmt. Diese Differenz wird einem angeschlossenen Kennliniengeber 15 übermittelt. Dieser Kenn liniengeber 15 enthält eine Wurzelfunktion und ermöglicht eine zeitoptimale und überschwingungsfreie Stabilisierung zweier in Reihe geschalteter Integrierglieder, wie sie die Regeleinrichtung 2 aufweist.The forward force limiting value F 1 is determined in the forward limiting circuit part 6 of the limiting circuit 5 as follows:
At a speed comparison point 14 of the forward limit circuit part 6 , the difference between a forward speed limit value V _G1 predetermined by the memory device 4 and a speed target value V * determined in the speed setpoint generator 10 is determined. This difference is transmitted to a connected characteristic curve generator 15 . This characteristic line encoder 15 contains a root function and enables time-optimized and overshoot-free stabilization of two integrating elements connected in series, as is shown in the control device 2 .

Mittels dieser vom Kennliniengeber 15 vorgegebenen Wurzel funktion, die einen vorgebbaren Grenzruckwert r_G und die ermittelte Geschwindigkeitsdifferenz berücksichtigt, wird ein Vorwärtsbeschleunigungswert a₁ nach der Formel By means of this root function predetermined by the characteristic curve generator 15 , which takes into account a predefinable limit pressure value r _G and the determined speed difference, a forward acceleration value a 1 according to the formula

berechnet. Dieser Vorwärtsbeschleunigungswert a₁ durchläuft dann eine an den Kennliniengeber 15 angeschlossene zweiseitige Begrenzungsschaltung 16, die nur Vorwärtsbeschleunigungswerte a₁ innerhalb einer vorgebbaren Brandbreite von einem maximal zulässigen Beschleunigungs grenzwert a_GB und einem maximal zulässigen Verzögerungs grenzwert a_GV unverändert passieren läßt. Ein außerhalb dieses zulässigen Bereiches liegender Beschleunigungswert a₁ wird entweder durch den Wert a_GB oder den Wert a_GV ersetzt, je nachdem ob der zulässige Bereich über- oder unterschritten wird.calculated. This forward acceleration value a 1 then passes through a two-sided limiting circuit 16 connected to the characteristic generator 15 , which allows only forward acceleration values a 1 to pass unchanged within a predeterminable bandwidth of a maximum permissible acceleration limit value _GB and a maximum permissible deceleration limit value a _GV . An acceleration value a 1 lying outside this permissible range is replaced either by the value a _GB or the value a _GV , depending on whether the permissible range is exceeded or undershot.

Die Begrenzungsschaltung 16 steht mit der Speichereinrichtung 4, in der die den zulässigen Bereich markierenden Grenzwerte abgelegt sind, in Signalverbindung. Somit können die den Beschleunigungswert a₁ begrenzenden Werte a_GB, a_GV dadurch verändert werden, daß eine entsprechende Eintragung in der Speichereinrichtung 4 geändert wird.The limiting circuit 16 is in signal connection with the memory device 4 , in which the limit values marking the permissible range are stored. Thus, the values a _GB , a _GV limiting the acceleration value a _{1 can} be changed by changing a corresponding entry in the memory device 4 .

Der derart begrenzte Beschleunigungswert a₁ wird dann auf einen Multiplizierer 17 gegeben, der diesen Vorwärts beschleunigungswert a₁ mit einem der Fahrzeugmasse m_F entsprechenden Wert multipliziert, so daß am Ausgang des Multiplizierers 17 ein Kraftwert ansteht, dem in einer an den Multiplizierer 17 angeschlossenen Addiereinrichtung 18 eine der Lastkraft F_L entsprechende Größe aufsummiert wird. Dieser derart veränderte Kraftwert wird als Vorwärtskraft begrenzungswert F₁ der Kraftvergleichsstelle 12 invertiert zugeführt.The thus limited acceleration value a 1 is then given to a multiplier 17 , which multiplies this forward acceleration value a 1 by a value corresponding to the vehicle mass m _F , so that a force value is present at the output of the multiplier 17 , which in an adder 18 connected to the multiplier 17 the size corresponding to the load force F _L is added up. This force value changed in this way is fed as a forward force limiting value F 1 to the force comparison point 12 inverted.

Ein Rückwärtskraftbegrenzungswert F₂ wird in analoger Weise in dem Rückwärtsbegrenzungsschaltungsteil 7 gebildet.A backward force limiting value F₂ is formed in an analog manner in the backward limiting circuit part 7 .

Der Schwellwertmelder 13 steht mit einem Schaltelement 19 und einem Odergatter 20 in Signalverbindung. Das Schaltelement 19 schaltet entweder den Fahrschalterkraftsollwert F_H* oder den Vorwärtskraftbegrenzungswert F₁ durch. Wenn das Ausgangs signal des Schwellwertmelders 13 signalisiert, daß der Fahrschalterkraftsollwert F_H* größer ist als der Vorwärts kraftbegrenzungswert F₁, so wird im "Geregelten Fahrbetrieb" der Vorwärtskraftbegrenzungswert F₁ durchgeschaltet.The threshold value detector 13 is in signal connection with a switching element 19 and an OR gate 20 . The switching element 19 switches through either the driving switch force setpoint F _H * or the forward force limiting value F₁. If the output signal of the threshold detector 13 signals that the driving switch force setpoint F _H * is greater than the forward force limiting value F 1, then the forward force limiting value F 1 is switched through in the "regulated driving mode".

Im Unterschied hierzu wird im "Fahrschalterbetrieb" der Fahr schalterkraftsollwert F_H* ruckbegrenzt aber ansonsten unverändert von der Regeleinrichtung 2 an die Antriebseinheit 3 weitergegeben. Durch einen weiteren entsprechend geschalteten Schwellwertmelder 21 wird in analoger Weise, im Falle einer Rückwärtsfahrt, der Rückwärtskraftbegrenzungswert F₂ ein- oder ausgekoppelt. Am Ausgang der Auswahllogikschaltung 8 steht jedenfalls ein Kraftsollwert F* an, der, je nach Ausgang der vorgenommenen Vergleiche, entweder einem der Kraftbegrenzungswerte F₁ oder F₂ oder dem Fahrschalterkraftsollwert F_H* entspricht.In contrast to this, in "travel switch mode" the travel switch force setpoint F _H * is jerk-limited but otherwise passed on unchanged from the control device 2 to the drive unit 3 . By another correspondingly switched threshold detector 21 , the reverse force limiting value F₂ is coupled in or out in an analogous manner, in the case of a backward travel. At the output of the selection logic circuit 8 there is in any case a force setpoint F * which, depending on the output of the comparisons made, corresponds to either one of the force limit values F₁ or F₂ or the throttle switch setpoint F _H *.

Dieser Kraftsollwert F* wird an den angeschlossenen Hochlaufgeber 9 übermittelt. Der Hochlaufgeber 9 besteht im wesentlichen aus einem Übersteuerungsverstärker 23 und einem Integrierglied 24. Am Ausgang des Hochlaufgebers 9 steht ein Ausgangswert F_AH1* an. Dieser Ausgangswert F_AH1* wird an die mit dem Eingang verbundene Hochlaufgebervergleichsstelle 22 zurückgeführt. Die von der Hochlaufgebervergleichsstelle 22 ermittelte Regeldifferenz wird auf den nachgeschalteten Übersteuerungsverstärker 23 und anschließend auf das Integrierglied 24 gegeben. Zwischen dem Proportional verstärker 23 und dem Integrierglied 24 ist eine Hoch laufgeberbegrenzungsschaltung 25 angeschlossen.This force setpoint F * is transmitted to the connected ramp generator 9 . The ramp generator 9 essentially consists of an overdrive amplifier 23 and an integrating element 24 . An output value F _AH1 * is present at the output of ramp generator 9 . This output value F _AH1 * is fed back to the ramp generator comparison point 22 connected to the input. The control difference determined by the ramp-function generator comparison point 22 is applied to the downstream overdrive amplifier 23 and then to the integrating element 24 . Between the proportional amplifier 23 and the integrating element 24 , a ramp generator limiting circuit 25 is connected.

Diese in Fig. 4 als Blockschaltbild dargestellte Hochlauf geberbegrenzungsschaltung 25 ist ebenfalls eine einen zuläs sigen Bereich bestimmende Eingrenzungsschaltung. Die diesen zulässigen Bereich begrenzenden Werte sind jedoch nicht vorgegeben, sondern werden betriebsfallabhängig bestimmt. Hierzu ist die Hochlaufgeberbegrenzungsschaltung 25 mit einem Eingang 26 an die Geschwindigkeitsvergleichsstelle 14 angeschlossen und mit einem weiteren Eingang 27 an den Schwellwertmelder 13 angeschlossen. Ein dritter Eingang 28 der Hochlaufgeberbegrenzungsschaltung 25 ist an den weiteren Schwellwertmelder 21 angeschlossen. Diese Eingangssignale sind einer Anordnung von Grenzwertmeldern 29 und Logikgattern 30 zugeführt.This shown in Fig. 4 as a block diagram ramp-up limiting circuit 25 is also a limiting circuit determining a permissible range. The values that limit this permissible range are not specified, however, but are determined depending on the operating case. For this purpose, the ramp function limiting circuit 25 is connected to the speed comparison point 14 with an input 26 and to the threshold value detector 13 with a further input 27 . A third input 28 of the ramp function limiting circuit 25 is connected to the further threshold value detector 21 . These input signals are fed to an arrangement of limit indicators 29 and logic gates 30 .

Diese Anordnung wirkt auf ein Umschaltelement 31, das zwischen zwei möglichen Ruckwerten, im vorgegebenen Fall 0 m/sek^-3 und 0,25 m/sek^-3, hin und her schaltet. Das Umschaltelement 31 weist zwei voneinander getrennt betätigbare Schalter auf. Beide Schalter des Umschalt elementes 31 sind jeweils an Ruckaddierstellen 32 ange schlossen, deren jeweils weiteres Eingangssignal, ein Ruck wert r_H wird demnach in Abhängigkeit von der Stellung des Umschaltelementes 31 verändert. So wird bei Vorwärtsfahrt und Umschaltung in den geregelten Betrieb der die Beschleunigung bzw. die Verzögerung begrenzende Ruckwert r_H um eine Ruckänderung Δr = 0,25 m/sek^-3 erhöht bzw. erniedrigt. Bei Rückwärtsfahrt ist nur eine Erhöhung des Beschleunigungsrucks r_H um Δr vorgesehen.This arrangement acts on a switching element 31 which switches between two possible jerk values, in the given case 0 m / sec ^-3 and 0.25 m / sec ^-3 . The switching element 31 has two switches which can be actuated separately from one another. Both switches of the switching element 31 are joined to each case Ruckaddierstellen 32, the respective further input signal, a jerk value R _H is accordingly changed depending on the position of the switch member 31st Thus, when driving forward and switching over to regulated operation, the jerk value r _H limiting the acceleration or deceleration is increased or decreased by a jerk change Δr = 0.25 m / sec ^-3 . When reversing, only an increase in the acceleration jolt r _H by Δr is provided.

Diese Erhöhung der Ruckwerte r_H im "Geregelten Fahrbetrieb" ist notwendig, um die Begrenzungsgeschwindigkeiten V_G1, V_G2 eindeutig durch die Wurzelfunktionen vorgeben zu können. Dieser von der Hochlaufgeberbegrenzungsschaltung 25 festgelegte Ruckwert r_H wird durch den Ruckaddierstellen 32 jeweils nachgeschaltete Multiplizieranordnungen 33 an deren weiteren Eingang jeweils ein der Fahrzeugmasse m_F entsprechender Wert anliegt, nochmals verändert, um dimensionsrichtige Begrenzungswerte X, Y für den Hochlaufgeber 9 zu erhalten.This increase in the jerk values r _H in "regulated driving mode" is necessary in order to be able to clearly specify the limiting speeds V _G1 , V _G2 through the root functions. This jerk value r _H , which is determined by the ramp generator limiting circuit 25 , is changed again by the jerk adding points 32, each of which has downstream multiplier arrangements 33 at whose further input a value corresponding to the vehicle mass m _F is applied in order to obtain dimensionally correct limit values X, Y for the ramp generator 9 .

Der dem Hochlaufgeber 9 nachgeschaltete Geschwindigkeits sollwertbildner 10 wandelt den vom Hochlaufgeber 9 vorgegebenen Antriebskraftsollwert F_AH1* in einen Geschwindig keitssollwert V* um. Der Eingang des Geschwindig keitssollwertbildners 10 ist mit einer Lastkraft vergleichsstelle 34 verbunden. Diese Lastkraftvergleichs stelle 34 erzeugt ein der Differenz zwischen dem Antriebskraftsollwert F_AH1* und der, ebenfalls dieser Lastkraftvergleichsstelle 34 zugeführten Lastkraft F_L ent sprechendes Signal. Dieses Signal wird einer Dividier einrichtung 35 als Dividend übermittelt. Zusätzlich steht die Dividiereinrichtung 35 mit der Speichereinrichtung 4 derart in Signalverbindung, daß als Divisor ein der Fahrzeugmasse m_F entsprechender Wert übermittelt wird. Das Ausgangssignal der Dividiereinrichtung 35 wird schließlich in der ange schlossenen Integriereinrichtung 36 in einen Geschwindig keitssollwert V* umgewandelt. Zwischen dem Geschwindig keitssollwertbildner 10 und der PI-Reglereinheit 11 ist ein Vergleichselement 37 angeordnet, daß aus dem Geschwindig keitssollwert V* und dem Geschwindigkeitsistwert V_i eine Regelabweichung ermittelt, die an den Eingang der PI- Reglereinheit 11 gelegt wird.The speed setpoint generator 10 connected downstream of the ramp generator 9 converts the drive force setpoint F _AH1 * specified by the ramp generator 9 into a speed setpoint V *. The input of the speed setpoint generator 10 is connected to a load force comparison point 34 . This load force comparison point 34 generates a signal corresponding to the difference between the drive force _setpoint F _AH1 * and the load force F _L also supplied to this load force comparison point 34 . This signal is transmitted to a dividing device 35 as a dividend. In addition, the dividing device 35 is in signal connection with the storage device 4 such that a value corresponding to the vehicle mass m _F is transmitted as the divisor. The output signal of the dividing device 35 is finally converted into a speed setpoint V * in the connected integrating device 36 . Between the speed setpoint generator 10 and the PI controller unit 11 , a comparison element 37 is arranged that determines a control deviation from the speed setpoint V * and the actual speed value V _i , which is applied to the input of the PI controller unit 11 .

Die Wirkungsweise der PI-Reglereinheit 11 hängt im wesent lichen von der Stellung eines im der PI-Reglereinheit 11 befindlichen Schaltelementes 38 ab, dessen Schaltstellung von der jeweiligen Betriebsart, "Fahrschalterbetrieb" oder "Geregelter Betrieb", abhängt. In beiden Betriebsarten wird im PI-Regler 11 eine der Lastkraft F_L entsprechende Größe nachgebildet und an den Geschwindigkeitssollwertbildner 10 über ein Verzögerungsglied 39 an die Begrenzungsschaltung 5 gegeben. Diese Rückführung der Lastkraft F_L bewirkt, daß der in dem Geschwindigkeitssollwertbildner 10 gebildete Geschwindigkeitssollwert V* dem Istwert der Fahrzeug geschwindigkeit V_i nachgeführt wird.The mode of operation of the PI controller unit 11 depends in essence on the position of a switching element 38 located in the PI controller unit 11 , the switching position of which depends on the respective operating mode, "travel switch operation" or "regulated operation". In both operating modes, a quantity corresponding to the load force F _L is simulated in the PI controller 11 and is given to the speed setpoint generator 10 via a delay element 39 to the limiting circuit 5 . This feedback of the load force F _L causes the speed setpoint V * formed in the speed setpoint generator 10 to track the actual value of the vehicle speed V _i .

Damit ist sichergestellt, daß das Umschalten vom "Fahrschalterbetriebetrieb" in den "Geregelten Betrieb" erfolgen kann, ohne daß eine etwaig bestehende Regelabweichung einen Momentenstoß der Antriebseinheit 3 bewirkt. This ensures that the switchover from "travel switch operating mode" to "regulated mode" can take place without any possible control deviation causing a torque surge of the drive unit 3 .

Im Falle einer Umschaltung in die Betriebsart "Geregelter Betrieb" wird das Schaltelement 38 derart betätigt, daß der Proportionalanteil der PI-Reglereinheit 11 über einen Multiplizierer mit einem der Fahrzeugmasse m_F entsprechenden Wert multipliziert und über eine entsprechende Kraft addiereinrichtung 41 der vom Hochlaufgeber 9 vorgegebene Antriebskraftsollwert F_AH1* um diesen Wert erhöht wird.In the event of a switchover to the "regulated operation" operating mode, the switching element 38 is actuated in such a way that the proportional portion of the PI controller unit 11 is multiplied by a value corresponding to the vehicle mass m _F via a multiplier and that specified by the ramp function generator 9 via a corresponding force adding device 41 Driving force _setpoint F _AH1 * is increased by this value.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Regeleinrichtung 2 wird zusätzlich anhand zweier in den Fig. 5 und 6 dargestellten Fahrdiagrammen erläutert. In den beiden Figuren sind jeweils verschiedene charakteristische Fahr- und Regelungsparameter über der Zeit t aufgetragen. Die Abszissenachse der Fahr diagramme ist also die Zeitachse und die Ordinatenachse entspricht jeweils den zu den dargestellten Größen gehörigen Dimensionierungen. Im einzelnen sind in den Fahrdiagrammen die Größen Fahrschalterkraftsollwert F_H*, Lastkraft F_L und der Istwert der Fahrzeuggeschwindigkeit V_i dargestellt. Zusätzlich zeigt das Fahrdiagramm das jeweilige Ausgangssignal des Odergatters 20 und damit in welcher Betriebsart sich die Regelung befindet. Steht das Ausgangssignal des Odergatters 20 (Low oder High) auf "LOW" so wird die Antriebseinheit 3 im "Fahrschalterbetrieb" per Hand gesteuert, wohingegen bei einem Ausgangssignal des Odergatters 20 "HIGH" die Regeleinrichtung 2 mit der Antriebseinheit 3 in Eingriff steht. Das Ausgangssignal des Odergatters 20 wird im weiteren mit "c" bezeichnet.The mode of operation of the control device 2 described is additionally explained on the basis of two driving diagrams shown in FIGS . 5 and 6. Different characteristic driving and control parameters are plotted over time t in the two figures. The abscissa axis of the driving diagrams is thus the time axis and the ordinate axis corresponds to the dimensions associated with the quantities shown. The travel throttle force setpoint F _H *, load force F _L and the actual value of the vehicle speed V _i are shown in detail in the driving diagrams. In addition, the driving diagram shows the respective output signal of the OR gate 20 and thus the operating mode in which the control is. If the output signal of the OR gate 20 (low or high) is "LOW", the drive unit 3 is controlled by hand in "travel switch mode", whereas the control device 2 is in engagement with the drive unit 3 when the output signal of the OR gate 20 is "HIGH". The output signal of the OR gate 20 is hereinafter referred to as "c".

Das in Fig. 5 dargestellte Fahrdiagramm gilt für eine Bergabfahrt des Elektrofahrzeuges. Da die von der Antriebseinheit 3 aufzubringende Antriebskraft F_AH* mit einem positiven Vorzeichen bewertet wird, wird hier die infolge der Bergabfahrt bereits anstehende Lastkraft F_L, die nicht mehr von der Antriebseinheit 3 aufgebracht werden muß, negativ bewertet. Deshalb geht die Kennlinie für die Lastkraft F_L zunächst in einen negativen Bereich und verändert sich nicht mehr, solange die, die Antriebskraft beeinflussenden Größen, wie beispielsweise das Streckenprofil oder die Haftreibung unverändert bleiben.The driving diagram shown in FIG. 5 applies to a downhill descent of the electric vehicle. Since the drive force F _AH * to be applied by the drive unit 3 is evaluated with a positive sign, the load force F _L already present due to the downhill run, which no longer has to be applied by the drive unit 3 , is evaluated negatively. Therefore, the characteristic curve for the load force F _L initially goes into a negative range and no longer changes as long as the variables influencing the driving force, such as the route profile or the static friction, remain unchanged.

Zum Zeitpunkt t₀ wird der Fahrschalter 1 maximal ausgelenkt, so daß der vom Fahrschalter 1 vorgegebene Fahr schalterkraftsollwert F_H* stark ansteigt. Infolge der Auslenkung des Fahrschalters 1 steigt die Antriebskraft F_AH* und erreicht zum Zeitpunkt t₂ einen vorgegebenen Grenzwert F₁. Mit entsprechender zeitlicher Verzögerung steigt auch die Istgeschwindigkeit V_i des Elektrofahrzeugs stark an, bis zum Zeitpunkt t₅ der Vorwärtsgeschwindigkeitsbegrenzungswert V_G1 erreicht ist. Die Fahrzeuggeschwindigkeit V_i läuft ohne Überschwingen in den Vorwärtsgeschwindigkeitsbegrenzungswert V_G1. Dies ist deshalb möglich, weil zuvor zu einem optimalen Umschaltzeitpunkt t₁ die Umschaltung vom "Fahrschalter betrieb" in den "Geregelten Betrieb" nach den beschriebenen Kriterien erfolgt ist. Wie die Kennlinie der Istgeschwindig keit V_i des Fahrzeuges zeigt, erfolgt die Umschaltung völlig ruckfrei.At time t₀, the travel switch 1 is deflected to the maximum, so that the travel switch force setpoint F _H * specified by the travel switch 1 rises sharply. As a result of the deflection of the driving switch 1 , the driving force F _AH * increases and reaches a predetermined limit value F 1 at the time t 2. With a corresponding time delay, the actual speed V _{i of} the electric vehicle also rises sharply until the forward speed limit value V _{G1 is} reached by the time t₅. The vehicle speed V _i runs without overshoot in the forward speed limit _value V _G1 . This is possible because the switch from "travel switch operation" to "regulated operation" according to the criteria described was carried out beforehand at an optimal switching time t 1. As the characteristic curve of the actual speed V _{i of} the vehicle shows, the switchover takes place completely smoothly.

Die Kennlinie für den Antriebskraftsollwert F_AH* zeigt ein weiteres Leistungsmerkmal der Regelung. Da das Fahrzeug bergab fährt, kann zu einem Zeitpunkt t₃ der Antriebs kraftsollwert F_AH* reduziert werden. Im weiteren durchläuft der Antriebskraftsollwert F_AH* seinen Nullpunkt zum Zeitpunkt t₄, so daß nun von einer Bremskraft gesprochen werden kann, die zum Zeitpunkt t₆ ihren Maximalwert erreicht.The characteristic curve for the drive force setpoint F _AH * shows another performance characteristic of the control. Since the vehicle is driving downhill, the drive force setpoint F _AH * can be reduced at a time t 3. Furthermore, the driving force setpoint F _AH * passes through its zero point at time t₄, so that one can now speak of a braking force that reaches its maximum value at time t₆.

Das Elektrofahrzeug bewegt sich nun mit einer dem Vorwärtsgeschwindigkeitsbegrenzungwert V_G1 entsprechenden Geschwindigkeit v fort, bis zu einem Zeitpunkt t₇ der Fahrschalter 1 zurückgenommen wird und in der anderen Richtung maximal ausgelenkt wird, so daß der Fahrschalter kraftsollwert F_H*, von seinem positiven zu seinem negativen Maximalwert zum Zeitpunkt t₁₀ wechselt. Diese Auslenkung des Fahrschalters 1 bewirkt, daß die Fahrparameter zunächst in einen zulässigen Bereich zurückkehren, so daß die Regeleinrichtung 2 zum Zeitpunkt t₈ wieder in die Betriebsart "Fahrschalterbetrieb" zurückschaltet. Die Istgeschwindigkeit V_i des Elektrofahrzeuges beginnt ebenfalls zum Zeitpunkt t₁₀ abzunehmen. Entsprechend der Vorgabe vom Fahrschalter 1 wird der negative Antriebskraftsollwert F_AH*, also die Bremskraft, auf den negativen Kraftbegrenzungswert F₂ gesteigert. Dieser Wert ist zum Zeitpunkt t₁₁ erreicht.The electric vehicle now moves at a speed v corresponding to the forward speed limit value V _G1 until the travel switch 1 is withdrawn at a time t₇ and is maximally deflected in the other direction, so that the travel switch force setpoint F _H *, from its positive to its negative The maximum value at time t 1 changes. This deflection of the driving switch 1 causes the driving parameters to initially return to a permissible range, so that the control device 2 switches back to the operating mode "driving switch operation" at the time t₈. The actual speed V _{i of} the electric vehicle also begins to decrease at time t 1. In accordance with the specification from the driving switch 1 , the negative driving force setpoint F _AH *, that is to say the braking force, is increased to the negative force limiting value F₂. This value is reached at the time t 1.

Die Istgeschwindigkeit V_i wird nun immer kleiner, wird schließlich Null und nimmt sogar negative Werte an. Das Fahrzeug fährt also rückwärts. Die Rückwärtsfahrt soll allerdings gemäß den Vorgaben auf kleine Werte begrenzt bleiben. Demzufolge erreicht die Istgeschwindigkeit V_i des Elektrofahrzeuges zum Zeitpunkt t₁₃ ihren Rückwärts geschwindigkeitbegrenzungswert V_G2. Auch hier findet kein Überschwingen statt, da zuvor zu einem optimalen Zeitpunkt t₁₂ vom "Fahrschalterbetrieb" in den "Geregelten Betrieb" zurückgeschaltet wurde. Zum Zeitpunkt t₁₄ wird der Fahrschalter 1 wieder zurückgenommen. Hierdurch wird in den "Fahrschalterbetrieb" zurückgeschaltet und die negative Istgeschwindigkeit V_i des Elektrofahrzeuges nimmt ab t₁₅ langsam ab bis das Fahrzeug ab t₁₆ wieder vorwärts fährt.The actual speed V _i now becomes ever smaller, eventually becomes zero and even takes on negative values. The vehicle is therefore reversing. However, the reverse drive should remain limited to small values according to the specifications. Accordingly, the actual speed V _{i of} the electric vehicle reaches its reverse speed limit value V _G2 at time t 1 3. Again, there is no overshoot, since t₁₂ was previously switched back from "travel switch mode" to "regulated mode" at an optimal time. At the time t₁₄ the driving switch 1 is withdrawn again. This switches back to "driving switch mode" and the negative actual speed V _{i of} the electric vehicle slowly decreases from t₁₅ until the vehicle starts moving forward again from t₁₆.

In Fig. 6 ist das Fahrdiagramm des Elektrofahrzeuges bei einer analogen Vorgabe des Fahrschalterkraftsollwertes F_H* gezeigt. Im Unterschied zu Fig. 5 ist nun eine Bergauffahrt des Elektrofahrzeuges dargestellt.In FIG. 6, the driving diagram of the electric vehicle is shown at an analog setting of the travel switch force command value F * _H. In contrast to FIG. 5, an ascent of the electric vehicle is now shown.

Auch hier wird der Fahrschalterkraftsollwert F_H* zum Zeitpunkt t₀ maximal ausgelenkt, bis zu einem Zeitpunkt t₂ der Antriebskraftsollwert F_AH* den Vorwärtskraftbegrenzungs wert F₁ erreicht. Infolge der Bergauffahrt ist zusätzlich zum Antrieb des Elektrofahrzeugs von der Antriebseinheit eine Antriebskraft zur Überwindung des Streckenprofils notwendig. Die Istgeschwindigkeit des Elektrofahrzeuges V_i fällt von Null beginnend kurzzeitig zunächst in einen negativen Bereich, da das Elektrofahrzeug am Berg startet und beginnt dann nach dem Nulldurchgang zum Zeitpunkt t₁ entsprechend den Vorgaben anzusteigen. Der Anstieg der Istgeschwindigkeit V_i des Elektrofahrzeugs verläuft aufgrund des zu überwindenden Berges flacher als bei der Bergabfahrt. Aufgrund dieses flacheren Anstiegs der Geschwindigkeit liegt der Umschaltzeitpunkt t₃ zur Umschaltung vom "Fahrschalter betrieb" in den "Geregelten Betrieb" in einem zeitlich viel kürzeren Abstand vor Erreichen des Vorwärtsgeschwindigkeits begrenzungswertes V_G1 zum Zeitpunkt t₄ als bei der Bergabfahrt.Here, too, the travel switch force setpoint F _H * is deflected to a maximum at time t, until the drive force setpoint F _AH * reaches the forward force limit value F₁ up to a time t₂. As a result of the uphill climb, in addition to driving the electric vehicle from the drive unit, a driving force is required to overcome the route profile. The actual speed of the electric vehicle V _i briefly falls from zero, starting initially in a negative range, since the electric vehicle starts on the mountain and then begins to rise after the zero crossing at time t 1 according to the specifications. Due to the mountain to be overcome, the increase in the actual speed V _{i of} the electric vehicle is flatter than when driving downhill. Because of this flatter increase in speed, the changeover time t₃ for switching from "driving switch operation" to "regulated operation" is at a much shorter time before reaching the forward speed limit value V _G1 at time t₄ than when driving downhill.

Auch im vorliegenden Falle einer Bergauffahrt wurde der Umschaltzeitpunkt t₃ so optimal gewählt, daß die Ist geschwindigkeit V_i des Elektrofahrzeuges ohne Überschwingen den Vorwärtsgeschwindigkeitsbegrenzungswert V_G1 annimmt.Also in the present case of an uphill climb, the switchover time t₃ was chosen so optimally that the actual speed V _{i of} the electric vehicle adopts the forward speed limit value V _G1 without overshoot.

Zum Zeitpunkt t₅ wird der Fahrschalter 1 von seiner maximalen positiven Auslenkung auf seine maximale negative Auslenkung gebracht, die zum Zeitpunkt t₈ erreicht wird. Hierdurch gelangen die Fahrparameter zum Zeitpunkt t₆ in einen zulässigen Bereich, so daß die Umschaltung vom "Geregelten Betrieb" in den "Fahrschalterbetrieb" erfolgt. Im weiteren zeitlichen Verlauf beginnt die Istgeschwindkeit V_i zum Zeitpunkt t₇ abzusinken, wobei die nun einsetzende Verzögerung der Fahrt des Elektrofahrzeuges durch die Bergauffahrt verstärkt wird, so daß die Istgeschwindigkeit V_i sehr schnell absinkt. Somit erfolgt bereits zum gleichen Zeitpunkt t₇ erneut die Umschaltung in den "Geregelten Betrieb", um ein überschwingungsfreies Einlaufen der Istgeschwindigkeit V_i in den Rückwärtsgeschwindig keitsbegrenzungswert V_G2 zum Zeitpunkt t₈ zu ermöglichen.At time t₅ the driving switch 1 is brought from its maximum positive deflection to its maximum negative deflection which is reached at time t₈. As a result, the driving parameters at time t₆ reach an allowable range, so that the switchover from "regulated operation" to "driving switch operation" takes place. In the further course of time, the actual speed V _i begins to decrease at the time t,, the now starting deceleration of the travel of the electric vehicle being amplified by the uphill climb, so that the actual speed V _i drops very quickly. Thus, at the same time t₇ again the switchover to "regulated operation" takes place in order to enable the actual speed V _{i to} enter the reverse speed limit value V _G2 at the time t₈ without overshoot.

Die langsame Rückwärtsfahrt des Elektrofahrzeuges wird auch nach der Rücknahme der Auslenkung des Fahrschalters 1 zum Zeitpunkt t₉ unverändert fortgesetzt, da die auf das am Berg stehende Fahrzeug wirkenden Kräfte die von der Antriebseinheit 3 gelieferte Antriebskraft übersteigen. The slow reverse travel of the electric vehicle is continued unchanged even after the deflection of the travel switch 1 has been withdrawn at the time t₉, since the forces acting on the mountain vehicle exceed the driving force supplied by the drive unit 3 .

Das beanspruchte Verfahren und die Schaltung zur Regelung eines Elektrofahrzeuges stellen somit ein geeignetes Instrument dar, die Vorteile eines "Fahrschalterbetriebes" mit einem "Geregelten Fahrbetrieb" zu verbinden. Gleichzeitig werden erhöhte Sicherheitsanforderung, sowie, einem modernen Fahrbetrieb entsprechende, Komfortanforderungen berück sichtigt. Durch das Einsetzen eines der Schaltung entsprechenden Schaltungsmoduls ist auch die Nachrüstung bestehender Elektrofahrzeuge auf einfache Weise möglich. Der Einbau zusätzlicher Sensoren zur Erfassung zusätzlicher Meßparameter ist dabei ebenso überflüssig, wie aufwendige Änderungen der bereits bestehenden Ansteuerung.The claimed method and the control circuit of an electric vehicle is therefore a suitable one Instrument represents the advantages of "driving switch operation" to connect with a "regulated driving operation". At the same time are increased security requirements, as well as, a modern Appropriate comfort requirements for driving operation inspects. By inserting one of the circuits the corresponding circuit module is also the retrofit existing electric vehicles possible in a simple manner. Of the Installation of additional sensors to detect additional Measurement parameters are just as unnecessary as complex ones Changes to the existing control.

Claims

1. Control method for an electric vehicle, in particular an electric rail vehicle, in which a travel switch ( 1 ) acts on a drive unit ( 3 ) via a control device ( 2 ), the control device ( 2 ) depending on predetermined and / or operating case-dependent parameters either in one operating mode "travel switch operation" switches through a travel switch force setpoint (F _H *) specified by the travel switch ( 1 ) or intervenes in a regulating manner in a second operating mode "regulated driving operation".

2. Control method according to claim 1, in which the control device ( 2 ) at any point in time of the drive unit ( 3 ) specifies driving force setpoints (F _AH *) such that the electric vehicle runs at any time with jerk limitation.

3. Control method according to claim 1 or 2, in which the point in time of the regulating intervention of the regulating device ( 2 ) is determined as a function of parameters related to the operating situation in such a way that the transition to "regulated driving operation" also takes place in a jerk-limited manner.

4. Control method according to claim 3, wherein the control device ( 2 ) depending on the driving switch force setpoint (F _H *), a load force (F _L ) and predeterminable force limiting values (F₁, F₂) intervenes.

5. Control method according to one of the preceding claims, in which the control device ( 2 ), during a regulating intervention, regulates at least one driving parameter according to a root characteristic to limit the jerk of the journey, in particular specifying a speed setpoint (V *) which is always below a speed limiting value (V _G ) remains, depending on the speed setpoint (V *), a speed control deviation δ V = V _G -V * and a limit pressure value (r _G ) an acceleration value (a) according to the root equation is formed.

6. Control method according to one of the preceding claims che, in which the driving parameters of the electric vehicle for a forward and backward journey by means of individual Predeterminable values are regulated.

7. The regulatory process according to claim 5, wherein the return is limited to low speed values.

8. Circuit for an electric vehicle, in particular an electric train, preferably for carrying out the method according to one of the preceding claims, which has a travel switch ( 1 ) and a drive unit ( 3 ) with an intermediate control device ( 2 ), the control device ( 2 ) depending on specified and / or operating case-dependent parameters, either switches through a travel switch force setpoint (F _H *) specified by the travel switch ( 1 ) in an operating mode "driving switch operation" or intervenes in a second operating mode "regulated driving operation".

9. Circuit according to claim 8, with a ramp generator ( 9 ) which ensures that the drive force setpoints (F _AH *) specified by the control device ( 2 ) are jerk-limited at all times.

Having 10. A circuit according to claim 8 or 9, wherein the control device (2) includes a selection logic circuit (8), either connects through the driving switch (1) on the drive unit (3) or the control device (2) to the drive unit (3) brings into regulatory intervention.

11. Circuit according to one of claims 8 to 10, in which the control device ( 2 ) has a limiting circuit ( 5 ), the force limiting values to be switched separately (F₁, F₂), which allow jerk-limited travel according to a root characteristic, the size of each depends on a load force (F _L ) and the load force (F _L ), in particular a force required to overcome friction forces and gradients in the route profile, corresponds.

12. The circuit according to claim 11, wherein the limiting circuit ( 5 ) comprises a forward and a reverse limiting circuit part ( 6, 7 ), the forward limiting circuit part ( 6 ) for regulating the forward driving the forward force limiting value (F₁) and the reverse limiting circuit part ( 7 ) to regulate the backward drive the reverse force limit value (F₂) generated.

13. Circuit according to one of claims 8 to 12, wherein the control device ( 2 ) has a ramp function generator ( 9 ) with a connected ramp function limiting circuit ( 25 ), the ramp function generator ( 9 ) generating a driving force target value (F _AH *), the Size of the ramp generator limiting circuit ( 25 ) is limited such that the change in the acceleration (a) of the electric vehicle over time (t) is within predetermined limits, with a jerk value corresponding to the change in acceleration (a) over time (t) (r _H ) as a function of operational dependent and / or predetermined parameters to limit the change in acceleration (a) over time (t) is changed.

14. Circuit according to one of claims 8 to 13, wherein the control device ( 2 ) has a speed setpoint generator ( 10 ) which forms a speed setpoint (V *) based on the drive force setpoint (F _AH *).

15. Circuit according to one of claims 8 to 14, in which the control device ( 2 ) has a PI controller ( 11 ) which, in the operating mode "driving switch operation", tracks the speed setpoint (V *) to the actual value of the vehicle speed (V _i ) and the operating mode "regulated driving mode" limits the actual value of the vehicle speed (V _i ) to predefinable speed limit values (V _G1 , V _G2 ).

16. The circuit of claim 15, wherein the PI controller ( 11 ) comprises a switching element ( 38 ) which is actuated in the "regulated driving mode" in such a way that the PI controller ( 11 ) simulates the load force (F _L ) and the driving switch force setpoint (F _H *) is changed such that the speed limit values (V _G1 , V _G2 ) are maintained.

17. Electric vehicle with a circuit according to one or several of claims 8 to 16, according to one Control method according to one or more of the claims 1 to 7 is regulated so that the driving parameters of the Electric vehicle, especially the jerk (r), the Acceleration (a) and speed (v) within predefinable limits are kept.