一種電力牽引機車的製作方法

2023-04-25 02:28:16

專利名稱：一種電力牽引機車的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電動機車，其中包括—一個用於產生第一機械功率的燃油發動機；—一個用於將所述的第一機械功率轉化為第一電功率的發電機；—可由所述機車的司機操縱的、用於產生表示理想功率值的功率設定信號的控制裝置；—一個驅動輪；及—用於將第二電功率轉換為一個第二機械功率並將其輸送給所述驅動輪的電機裝置，所述電機裝置包括一個與所述驅動輪機械耦合的電動機及一個用於控制所述電動機的電路，該電路響應所述功率設定信號並將所述第二機械功率值調節到所述理想功率值。
具有上述特性的電動機車、如US-4306156及DE-C-2943554號專利中所公開的機車還包括一個蓄電池。在大部分時間，電動機所消耗的能量是由該蓄電池提供的。這類已知機車上的燃油發動機僅在蓄電池中可利用的能量低於某一預定值時才進入工作狀態。此時，燃油發動機通過與之連接的一個發電機來提供電動機所需要的能量及蓄電池重新充電所需要的能量。當蓄電池中可利用的能量達到另一預定值(該預定值大於前面所提到的預定值)時，燃油發動機停止工作。於是，電動機所消耗的能量又完全由蓄電池提供。DE-C-2943554專利中的電動機在機車制動時還作為發電機使用，由此產生的電能被儲存在蓄電池中，只要蓄電池還沒有完全充滿。
上述的這類機車由於裝有蓄電池而產生許多不利因素。
例如，這種蓄電池具有較大的質量，通常大於100公斤，有時甚至達到幾百公斤。因而裝有該蓄電池的機車的空載質量較大，從而降低了機車的整車效率。所謂整車效率是指在其他條件不變的情況下，消耗某給定的能量所能夠行駛的距離。
此外，這種蓄電池的體積較大，從而降低了裝有這種蓄電池的機車的內部有效利用體積與機車整個體積的比率。
另外，這種蓄電池的造價較高，從而提高了機車的造價。而且，蓄電池的使用壽命有限，因而需要定期地更換蓄電池，這樣也使得機車的維修費用增加。
由於這種蓄電池質量大及體積大，故使得其在機車上的安裝也會成為嚴重的問題。而為了便於維修和/或更換部件，需要蓄電池易於接觸到，這就使安裝問題更為複雜了。這種問題只能通過採用一些更為複雜的裝置來解決，從而進一步提高了機車的成本。
需要進一步指出的是，由於這種蓄電池含有大量汙染材料、如鉛、硫酸或氫氧化鉀，因而在機車發生事故時會對環境造成嚴重的公害。
本發明的目的在於提供一種與上述已知機車同類的機車。不過，這種機車沒有上述的那些缺點。就是說，在其他條件等同的情況下，這種機車較已知的機車質量輕、整車效率高、製造成本及維修成本低。本發明的這種機車在有效容積利用率及在發生事故時對環境汙染方面也優於已知的機車。
上述目的是通過這樣一種電動機車實現的，該機車包括—一個用於產生第一機械功率的燃油發動機；—一個用於將所述的第一機械功率轉化為第一電功率的發電機；—可由所述機車的司機操縱的用於產生表示理想功率值的功率設定信號的控制裝置。
—一個驅動輪；及—用於將第二電功率轉換為一個第二機械功率並將其輸送給所述驅動輪的電機裝置，所述電機裝置包括一個與所述驅動輪機械耦合的電動機及一個用於控制所述電動機的電路，該電路響應所述功率設定信號並將所述第二機械功率值調節到所述理想功率值；其特徵在於，所述機車還包括調節裝置，該裝置響應所述功率設定信號將所述燃油發動機的轉速調節到這樣一個轉速值上在該轉速下，所述第一機械功率首先至少與所述理想功率大致相等，其次，等於所述燃油發動機最大機械功率的某一預定百分點。所述調節裝置包括轉換裝置，轉換裝置與所述發電機及所述電動機電力耦合，用以將所述第一電功率轉換成第二電功率。
如以下將進一步說明的，這些特性使得在本發明的至少一些實施例中，機車上不再包括已知機車上為提供運行時所需要的電能所必備的蓄電池。在本發明的另一些實施例中，蓄電池的容量遠遠小於已知機車上的蓄電池。
本發明機車的這些特徵使其能夠完全消除或至少大大減少已知機車上由於裝有大容量蓄電池而固有的上述缺陷。
本發明的其他目的及優點可從以下藉助於附圖對一些實施例所作的描述中明顯看出。其中

圖1是一個示意圖，其中表示了本發明機車的一個實施例。該實施例僅作為一示例，即本發明並不僅限於該實施例；圖2為一圖表，其中匯總了圖1所示機車上的某些部件的工作狀態；圖3為一曲線圖，其中表示了燃油發動機所提供的最大機械功率隨其轉速的變化關係；圖4表示了圖1所示機車的工作圖；圖5是一個示意圖，其中表示了本發明機車的另一個實施例。該實施例同樣僅作為一示例，即本發明並不僅限於該實施例；圖6為一曲線圖，其中表示了燃油發動機所提供的機械功率相對於控制信號的的不同數值作為其轉速的函數的變化關係；圖7為一圖表，其中匯總了圖5所示機車上的某些部件的工作狀態；圖8表示了圖5所示機車的工作圖；圖9是一個示意圖，其中表示了本發明機車的又一個實施例。該實施例同樣僅作為一示例，即本發明並不僅限於該實施例；圖10表示了圖9所示機車的工作圖；圖11是一個示意圖，其中表示了本發明機車的另一個實施例。該實施例同樣僅作為一示例，即本發明並不僅限於該實施例；圖12為示意圖，其中表示了可用於本發明機車上的控制裝置。
在圖1所示的實施例中，本發明的機車1包括一個驅動輪2。該驅動輪2與電動機3上的一個轉子機械連接。在圖中，轉子沒有單獨表示。電動機3可採用任一種已知的用於驅動機車上的驅動輪的電動機，因此對其結構不作詳細描述。
在圖1中，輪2和電動機3是分別表示的，二者之間的機械連接是用雙線表示的。不過，輪2和電動機3顯然也可以相互連接。輪2與電動機3之間的連接可採用圖示的直接連接或通過中介的齒輪傳動鏈或類似的其它裝置。
機車1上還有一個用於提供檢測信號SQ的裝置，該信號表示電動機3的轉速。如圖1所示，該裝置可以包括一同軸地固定在電動機3與輪2之間的連接軸上的圓盤31和一光電或電磁傳感器32，該傳感器相應於規則地分布在圓盤31周緣上並從傳感器前方經過的齒或孔(圖中未示)而產生脈衝。此外還包括一個電子電路33，該電路響應於傳感器32產生的脈衝而產生一信號SQ。用於測試電動機3的轉速的裝置上的各種部件對於專業人員都是已知的，因而在此不作詳細敘述。該測速裝置還可以由各種已知的方式來實現。
機車1還包括一個控制電路4，該電路按照適合於電機特性的形式並按照以下將進一步敘述的方式將所接受到的電能傳遞給電動機3。
由於控制電路4的結構顯然依電動機3的性質及接受所述電能的方式不同而各異，因而在此不作詳細敘述。在此只需說明，在本實施例中，控制電路4包括一對輸入引線4a和4b。該電路根據其從下面將提及的裝置所接受的設定信號SC及表示電動機3轉速的信號SQ來調整向電動機3所提供的電能。
在圖1中，控制電路4與電動機3之間的連接是由一條單線表示的，儘管，該連接顯然是由若干導體構成，導體的數量根據電動機3的性質而定，至少等於兩個。
機車1還包括一個燃油發動機5，即一個通過燃燒燃油產生機械能的發動機。這種發動機可以是諸如汽油機、柴油機或燃氣輪機等。
發動機5的輸出軸通過一個用雙線表示的機械連接機構與一個發電機6的轉子相連接。圖中沒有單獨表示該轉子。
圖中所示的發動機5與發電機6是相互分開的。不過它們也可以相互連接在一起。此外，發動機5與發電機6之間的機械連接可以採用圖中所示的直接連接或通過中介的齒輪連接或其他類似的連接形式。
在本實施例中，發電機6的定子(圖中沒有另外表示)包括一對輸出引線6a和6b。如下面將進一步說明的，當電動機5驅動其轉子時，由發電機6產生的輸出引線6a、6b之間的電壓可以是直流或交流電壓，當然，電動機3的控制電路4要適當地匹配。
由發電機6提供的電能通過一個電能調節電路7傳送到控制電路4。其中，輸入引線7a、7b分別與發電機6的引線6a、6b連接，輸出引線7c、7d分別與電動機3的控制電路4上的引線4a、4b連接。
調節電路7包括一個第一電阻8和一個第一開關9，二者相互串聯構成一個第一調節單元10並且與引線7a和7b並聯。
調節電路7還包括一個第二電阻11和一個第二開關12，二者相互並聯構成一個第二調節單元13並且與引線7a和7c串聯。
調節電路7的引線7b、7d直接連接在一起。
圖1所示的開關9和12採用的是簡式開關。不過，若採用諸如電晶體或可控矽等電子元件構成開關效果則顯然會更好。
不論採用什麼形式，開關9和12都分別由信號SI1和SI2來控制。上述各信號可處於兩個不同的狀態。開關根據其各自的控制信號SI1或SI2處於第一或第二狀態而打開或閉合。
在圖1所示的情況下，信號SI1處於其第一狀態，此時開關9打開。而信號SI2處於其第二狀態，此時開關12閉合。
信號SI1和SI2是由下面將進一步敘述的電路產生的。該信號通過用點劃線表示的連線分別作用於開關9和12。
機車1還包括一個用於提供測量信號SR的裝置。該信號表示燃油發動機5的轉速R。如圖1所示，該裝置可以包括一同軸地固定在發動機5與發電機6之間的連接軸上的圓盤14和一光電或電磁傳感器15，該傳感器相應於規則地分布在圓盤14周緣上並從傳感器前方經過的齒或孔(圖中未示)而產生脈衝。此外還包括一個電子電路16，該電路響應於傳感器15產生的脈衝而產生一信號SR。用於測試發動機5的轉速R的裝置上的各種部件對於專業人員都是已知的，因而在此不作詳細敘述。另外，該裝置還可以採用其他各種眾所周知的形式。
在此，只需說明，用於測量發動機5的轉速R的裝置所輸出的信號應滿足如下要求當發動機5以其最低速度(低於該速度就可能停車並且在該速度下發動機所提供的機械功率實際上為零)轉動時，信號SR為最小值SRm；當發動機5以其最大速度轉動(為避免損壞機車，不得超過該速度)時，信號SR為最大值SRM。
機車1還包括一個加速踏板17。該踏板類似於傳統機車上所採用的加速踏板，其通過一個用點劃線表示的連接機構與一個傳感器18機械連接。傳感器18提供一個表示踏板17的位置的信號SC。信號SC就是在前面描述電動機3的控制電路4時已提及的信號。
傳感器18屬於眾所周知的元件，因而在此無需贅述。這種元件可採用各種方式構造。只需說明的是，在踏板17處於鬆開位置、即機車1的司機沒有接觸到踏板時，傳感器18的信號SC為最小值SCm；而在機車1的司機將踏板踩到其行程的極限位置時，信號SC為最大值SCM。
為了下面將闡明的原因，用於測量發動機5的轉速R的裝置及傳感器18應當設計成其信號SR和SC具有相同的特性。例如，兩信號都可由電壓信號構成。另外，該裝置及傳感器的信號SR和SC的最小值SRm和SCm至少應大致相等。信號SR和SC的最大值SRM和SCM也應基本相同。另外，信號SC在其最小值SCm和其最大值SCM之間最好但不是必須依加速踏板17的位置呈線性變化。
作為開關9和12的控制信號的上述信號SI1和SI2分別由一個第一比較電路19和一個第二比較電路20產生。比較電路19和20各有一個與電路16連接、用於接受信號SR的第一輸入引線及一個與傳感器18連接、用於接受信號SC的第二輸入引線，以及分別提供信號SI1或SI2的輸出引線。
比較電路19應滿足如下條件當信號SR的值小於或等於信號SC的值時，信號SI1處於第一狀態，而當信號SR的值大於信號SC的值時，SI1處於其第二狀態。
比較電路20應滿足如下條件當信號SR的值小於信號SC的值時，信號SI2處於其第一狀態；而當信號SR的值大於或等於信號SC的值時，信號SI2處於其第二狀態。
比較電路19、20的工作狀況概括於圖2所示的圖表中。該圖表表示了信號SI1和SI2以及開關9和12在信號SR分別小於、等於或大於信號SC的三種情況下的狀態。在該表中，標號1、2分別表示在該欄首行所提及的信號處於其第一或第二狀態。
由於比較電路19和20是專業人員所熟知的電路，因而在此無需贅述。另外，電路的結構顯然依賴於在其輸入端接受的信號SR和SC的性質以及為打開或關閉開關9或12所要提供的信號SI1和SI2的特性。
在開始描述機車1的工作過程之前，應當重申，在任何電動機車上，無論什麼樣的機車，由牽引電機供給的機械功率應當通過適當的裝置調節到機車的加速踏板所確定的理想值。其中，該裝置的特性依賴於電動機的特性。換句話說，對應於加速踏板的每個位置都存在一個理想的機械功率。用於調節電動機提供的機械功率值的調節裝置對電動機進行調節，使其提供的有效機械功率變為或保持與所述理想機械功率值相等。
在此處機車1的情況下，表示加速踏板17位置的信號SC的各個值也對應於理想機械功率Pc的某特定值。無論該Pc值為何值，由電動機3提供給輪2的機械功率按照以下將詳述的方式調整到變成或保持與理想機械功率Pc的值相等。
為了下面能夠更清楚地理解到的原因，在本實施例中，向發動機5提供燃料和助燃劑的裝置(圖中沒有單獨表示)應保證發動機5在任何轉速下總是產生出在該轉速下它所能產生的最大功率。因而在燃油發動機5是一個由傳統的汽化器供應燃料的汽油機的情況下，上述條件是通過在節氣門全開時阻塞節氣門或完全取消節氣門來保證的。
圖3表示了已知的由發動機5在上述條件下產生的機械功率Pm隨轉動速度R的變化關係。應當指出，無論轉速R為何值，由於發動機5產生的機械功率Pm總是等於發動機可能產生的最大機械功率，因而，表示轉速R的信號SR也表示功率值Pm。
為了下面將說明的另一原因，用於測量發動機5轉速R的裝置，即在本實施例中由圓盤14、傳感器15和電子電路16構成的裝置最好這樣設置使得信號SR(如剛剛提到的，該信號也表示發動機5產生的機械功率Pm)在其最小值SRm與其最大值SRM之間與功率值Pm呈線性關係。
在機車1運動時，由燃油發動機5產生的機械功率被發電機6轉化成電功率。如下面將看到的，該電功率(下稱電功率Pe)通過調節電路7被全部地或部分地傳遞到電動機3的控制電路4。經調節電路傳遞到控制電路4的電功率下稱電功率Pf。電功率Pf經由控制電路4按照適合於電動機3性質的形式傳遞到電動機3處並由電動機3轉化成機械功率(下稱機械功率Pn)。顯然，該機械功率Pn用於驅動輪2，使機車1向前行駛。在圖1中功率Pm、Pe、Pf及Pn均用箭頭表示。
部分機械功率Pm被消耗在發電機6中，因而由發電機6提供的電功率Pe略小於機械功率值Pm。
同樣，由調節電路7輸送給控制電路4的電功率Pf也在控制電路4和電動機3中消耗掉一部分，因而由電動機提供的機械功率Pn略小於電功率值Pf。
不過，在上述轉換過程中消耗掉的功率部分比起發動機5提供的機械功率Pm及電動機3使用的電功率通常微乎其微，因而在下面描述機車1的工作過程時將忽略這部分功率。對於專業人員而言，在選擇機車1的各部件尺寸時，如果需要考慮在發電機6、控制電路4及電動機3中消耗的功率也不會存在任何困難。
為使以下對機車1的工作過程的描述簡明起見，在下面的描述中將假定發電機6提供的電功率Pe等於燃油發動機5產生的機械功率Pm，電動機3提供給驅動輪2的機械功率Pn等於電動機3的控制電路4從調節電路7接受到的電功率Pf。
此外還假設在開始描述機車1的工作過程時，信號SC在其最小值SCm與其最大值SCM之間取一個值SC1，該值在某時間內不變化。信號SC的該值SC1對應於理想功率Pc的值Pc1，即對應於需要電動機3提供給輪2的機械功率Pn。
如下面將進一步看出的，在上述條件下，燃油發動機5以速度R1轉動，在該速度下發動機5所產生的機械功率Pm的值Pm1與理想功率Pc的值Pc1相等。
因此，對應於發動機5轉速值R1及機械功率值Pm1的信號SR的值SR1等於信號SC的值SC1。
於是，比較器19產生的信號SI1處於其第一狀態，此時開關9打開，而由比較器20產生的信號SI2處於其第二狀態，因而開關12閉合。於是調節電路7處於圖1所示的狀態。在該狀態下，電阻8沒有連接，電阻11短路。
由調節電路7供給控制電路4的電功率Pf的值Pf1等於發電機6產生的電功率Pe的值Pe1。該值又等於發動機5產生的機械功率Pm的值Pm1，因而也等於理想功率Pc的值Pc1。
由此得之，電動機3產生的機械功率值Pn1也等於理想機械功率Pc的值Pc1。
應當指出，在該狀態下，由燃油發動機5產生的驅動扭矩等於發電機6產生的制動扭矩，由此保證發動機5的轉速R保持恆定。
只要機車1的司機不改變踏板17的位置，從而使信號SC的值仍等於SC1，該狀態就保持不變。
當機車1的司機釋放其加在踏板17上的壓力，信號SC產生一個小於已有值SC1的新值SC2。該新值對應於理想功率Pc的一個新值Pc2，該新值也小於理想功率Pc的已有值Pc1。
如下面將進一步說明的，信號SC的減小並不立即影響燃油發動機5的轉速R，所以信號SR仍保持等於SR1。因而，此時信號SC略小於信號SR，因此比較電路19將信號SI1設定到其第二狀態，使得開關9閉合。另一方面，比較電路20不改變信號SI2，因而該信號仍處於其第二狀態，即開關12仍保持閉合。
開關9閉合使得電阻8與發電機6及控制電路4並聯，從而增加了由發電機6產生的制動阻力矩，使得該阻力矩大於燃油發動機5產生的驅動扭矩。
在電阻8的值減小時，發動機5的轉速R以及發動機所提供的機械功率Pm也隨之迅速減小。
當轉速R達到值R2時、即在此轉速下信號SR的值SR2等於信號SC的新值SC2時，比較電路19將信號SI1恢復到其第一狀態，此時開關9又打開，電阻8與發電機6的連接又被斷開。
此外，由於此時信號SR的值SR2等於信號SC的值SC2，因而發動機5提供的機械功率Pm的值Pm2此時等於理想功率Pc的新值Pc2。
另外，由於開關9此時打開而開關12仍保持閉合，因而機車1處在與前述類似的穩定狀態，即在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn均等於由踏板17的位置所確定的理想功率Pc。兩狀態之間的唯一差別是理想功率Pc及相應的功率Pm、Pe、Pf及Pn的值不同。
只要機車1的司機不改變踏板17的位置，該狀態就保持不變。
如果機車1的司機增加踏板17上的壓力，則信號SC將取一新值SC3，該值大於已有的值SC2並與理想功率Pc的新值Pc3對應，PC3也大於理想功率Pc的已有值Pc2。
信號SC的增加也不立即影響燃油發動機5的轉速R，因而信號SR的值仍保持為SR2。
此時，信號SC大於信號SR，因而比較電路20將信號SI2設置到其第一狀態，使得開關12打開。另一方面，比較電路19不改變信號SI1，使其仍保持在其第一狀態，因而開關9仍保持打開。
開關12打開使得電阻11串聯地連接在發電機6與控制電路4之間，從而降低了發電機6產生的制動扭矩，使該制動扭矩小於燃油發動機5產生的驅動扭矩。
在電阻11的值增加時，發動機5的轉速R以及發動機所提供的機械功率Pm也隨之迅速增加。
當轉速R達到值R3時、即在此轉速下信號SR的值SR3等於信號SC的新值SC3時，比較電路20將信號SI2恢復到其第二狀態，此時開關12閉合使得電阻11再次短路。
此外，由於此時信號SR的值SR3等於信號SC的值SC3，因而發動機5提供的機械功率Pm等於理想功率Pc的新值Pc3。
由於開關12現在又被關閉，而開關9則仍然打開，因而機車1重新處在與前述類似的穩定狀態，即在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn均等於由踏板位置確定的理想功率Pc。這一狀態和前述狀態之間的唯一差別是理想功率Pc及相應的功率Pm、Pe、Pf及Pn的值不同。
只要機車1的司機不改變踏板17的位置，因而信號SC的值仍保持等於SC3，該狀態就保持不變。
圖4表示了上述各工作過程作為時間t的函數的變化曲線。
在圖4中，圖a)用實線表示信號SC及相應的理想功率Pc，用虛線表示反映發動機5轉速R的信號SR及由發動機5提供的機械功率Pm。如上所述，信號SR和機械功率Pm只是在機械功率Pm相應於信號SC的變化而變化的很短時間內才分別不同於信號SC及理想功率Pc。這也就是為什麼表示信號SR和功率Pm的虛線只有在該階段才可見到的原因。應當指出，信號SR和功率Pm的變化通常並不是如圖中為簡化起見而表示的那樣呈線性變化。
圖4中的圖b)和c)分別表示了信號SI1和開關9的狀態及信號SI2和開關12的狀態。在圖b)和c)中，標號1和2分別表示信號SI1和SI2的第一和第二狀態，而標號O和F則分別表示開關9和12的打開和關閉狀態。
顯然，每當機車1的司機改變加速踏板17的位置時，上述的各過程之一將會發生。
圖5中示意地表示了本發明另一實施例的機車的一部分，其中機車用標號51表示。
與圖1中的機車1相同，機車51包括一個驅動輪2、一個用於驅動驅動輪2的電動機3、一個加速踏板17和一個用於產生信號SC的傳感器18，該信號表示踏板17的位置及電動機3應傳遞給輪2的理想功率Pc。這些元件及信號相同於圖1中具有相同標號的元件及信號，因而在此無需贅述。
機車51還包括一個用於控制電動機3的電路54，其功能類似於圖1中的電路4，因而在此不再贅述。不過，應當指出，在本例中，輸送給電路54的電能是按照下述的方式在直流電壓下供給的，因此電路54也要作相應的設置。
應當指出，在圖5中用簡單的連線表示已經述及或將要述及的各元件之間的電連接，儘管這些電連接顯然都是由若干個導體構成的，例如在控制電路54與電動機3之間的電連接。
機車51還包括一個類似於機車1上的發動機5的燃油發動機55，該發動機可採用任意一種通過燃燒燃油產生機械能的已知發動機。不過，向發動機55供油的裝置(圖中沒有另外表示)不同於發動機5上的裝置。如下面將進一步敘述的，該裝置可根據輸送給引線55a的信號Sm的值來調節在各轉速下供給發動機55的燃油量，從而調節在各轉速下由該發動機產生的機械功率Pm。
機車51還包括一個發電機56。當發電機的轉子(圖中沒有另外表示)被與其機械連接的發動機55的輸出軸驅動轉動時，發電機產生交流電。
發電機56的輸出引線與一個為控制上述電動機3的電路54提供所需要的直流電的變流器57的輸入端相連接。所述輸出引線在圖中沒有單獨表示，引線的數量根據發電機56產生的交流電壓是單相還是多相而定。
由於變流器57是專業人員所熟知的電路，因而在此不加贅述。只需說明的是，當一個控制信號SD(以下將進一步說明)處於其第一狀態時，該變流器將來自發電機56的所有電能傳遞給控制電路54；而當信號SD處於其第二狀態時，僅將部分電能傳遞給控制電路54。
如前已述，信號SM的值決定了發動機55在各轉速下所提供的機械功率。在本例中，該信號是由一個由三個開關58、59和60以及三個比較器61、62和63構成的電路產生的。
開關58至60中的各開關的第一引線均與發動機55的引線55a連接。如前已述，該引線是用於接受信號SM的。
一個圖中沒有表示的信號源向開關58的第二引線供給一個固定值SM1的信號，並向開關59的第二引線供給另一個固定值SM2的信號，同時向開關60的第二引線提供一個第三固定值SM3的信號。
為了下面將進一步說明的原因，信號值SM1是信號SM的這樣的值，即在任何轉速下使發動機55提供的功率都等於此時最大機械功率的某一百分比。在本例中，該百分比為80％。不過，該百分比顯然還可採用其他值。
類似地，信號值SM2是信號SM的這樣的值將發動機55提供的機械功率設定在小於當信號SM等於上述值SM1時發動機所提供的機械功率。在本例中，值SM2是信號SM對應於發動機55實際上不提供機械功率而仍繼續轉動時的取值。
另外，值SM3是信號SM的這樣的值使發動機55提供的機械功率大於其在SM為上述值SM1時的機械功率。在本例中，值SM3是信號SM對應於發動機55在任一轉速下提供其最大機械功率的狀態下的取值。
圖6表示了對應於信號SM為SM1、SM2、SM3，發動機55所提供的機械功率Pm隨其轉速R變化的曲線。
在圖5中表示的開關58至60都是簡單接觸式開關。不過，這些開關最好採用諸如電晶體或可控矽等電子元件組成的開關。
無論採用什麼方式，開關58、59和60都分別由信號SI3、SI4和SI5控制。這些信號各自具有兩個不同的狀態。對應於控制信號處在其第一或第二狀態，各開關相應地打開或關閉。
因此，在圖5所示的位置上，信號SI3處於其第二狀態，因而開關58關閉；而信號SI4和SI5處於其第一狀態，因而開關59和60打開。
通過用點劃線表示的連線輸送給開關58至60的信號SI3至SI5分別由三個比較電路61、62和63產生。上述各電路都有一個第一輸入端與電路61連接以接受信號SR，以及都有一個第二輸入端與傳感器18連接用於接受信號SC。
如前已述及的用於控制變流器57的信號SD也由比較器63產生。
比較器61應保證在信號SR和SC的值相互不同時使信號SI3處於其第一狀態，而當信號SR與SC相等時使SI3處於其第二狀態。
比較器62應保證在信號SR的值小於或等於SC的值時使信號SI4處於其第一狀態，而當信號SR的值大於SC的值時使SI4處於其第二狀態。
比較器63應保證在信號SR的值大於或等於SC的值時使信號SI5和SD處於其第一狀態，而當信號SR的值小於SC的值時使SI5和SD處於其第二狀態。
比較器61至63的工作狀態匯總在圖7的表中。該表表示了信號SI3至SI5及SD的狀態，開關58至60的狀態以及對應於上述三個可能情況，即在信號SR分別小於、等於或大於信號SC時SM的取值。
在該表中，數字1和2分別表示該列首行所述的信號分別處於其第一或第二狀態。
比較器61至63是專業人員所熟知的電路，因而在此無需贅述。此外，比較器的結構顯然依賴於在其輸入端接受的信號SR和SC的性質，以及依賴於用於打開或關閉開關58至60而向開關58至60所提供的信號SI3至SI5的性質。例如對比較器63而言，其結構依賴於必須供給變流器57以便按照上述方式控制變流器的信號SD的性質。
由開關58至60及比較器61至63構成的裝置可認為構成了一個選擇器，該選擇器根據信號SR和SC的相對值選擇地給信號SM設定SM1至SM3中的一個值。
在以下對機車51的工作過程的表述中，將再次引用下列標號Pm表示燃油發動機55提供的機械功率，Pe表示發電機56提供的電功率，Pf表示提供給控制電路54(在本例中是由變流器57供給的)電功率，Pn表示電動機3供給輪2的機械功率。上述各功率在圖5中也用箭頭表示。此外，在各元件中的功率損失忽略不計並假定功率Pm等於Pe，功率Pf等於Pn。
機車51還包括一個用於產生信號SR的裝置。該信號表示發動機55的轉速R。產生信號SR的裝置由類似於機車1上的元件14至16的元件構成，其標號與機車1上的標號相同，因而在此不再重複。不過，應當指出，在機車51上，元件14至16特別是其中的電子電路16，應當保證在發動機55供給的機械功率Pm一方面等於對應於信號SC的值的理想功率Pc，另一方面等於在該轉速下所能提供的最大功率的某預定百分比的過程中，信號SR的值始終等於信號SC的值。
在以下對機車51工作過程的描述中，將假定(但不限於此)上述預定百分比為80％。這意味著，當信號SM為上述值SM1時，無論轉速R為何值，發動機55所供應的機械功率為最大功率的80％。另外，信號SR的值等於信號SC的值，發動機55提供的機械功率Pm等於對應於信號SC的該值下的理想功率Pc。
如同前面對機車1的工作過程所作的描述，在開始描述機車51的工作過程時，也假定機車51的司機在一定的時間內將加速踏板17保持在位於兩極限位置之間的某一穩定位置上。這樣，信號SC具有一個對應於某穩定的理想功率Pc的穩定值。上述兩值分別用SC1和Pc1表示。
如下面將進一步說明的，在上述條件下，燃油發動機55以轉速R1轉動。在該轉速下，信號SR的值為SR1，該值等於信號SC的值SC1。
於是，由比較器61提供的信號SI3處於其第二狀態，此時開關58關閉，因而信號SM的值為SM1。發動機55提供的機械功率Pm為Pm1。該值等於發動機55在轉速R1下所能提供的最大功率Pm1′的80％。該值Pm1等於對應於信號SC的值SC1的理想功率Pc的值Pc1。
此時，信號SD處於其第一狀態。所以，由變流器57供給控制電路54以便控制電動機3的電功率Pf的值Pf1等於變流器57從發電機56接受到的電功率Pe的值Pe1。而Pe1又等於發動機55提供的機械功率Pm的值Pm1。
由電動機3供給輪2的機械功率Pn的值Pn1等於變流器57供給控制電路54的電功率Pf的值Pf1。值Pn1又等於理想功率Pc的值Pc1。
只要機車51的司機不改變加速踏板17的位置，上述狀態就保持不變。
當機車1的司機釋放加在踏板17上的壓力，信號SC產生一個小於已有值SC1的新值SC2。該新值對應於理想功率Pc的一個新值Pc2，該新值Pc2也小於理想功率Pc的已有值Pc1。
如同機車1中的情況相同，信號SC的減小並不立即影響燃油發動機55的轉速R，也不立即影響信號SR的值，所以信號SR仍保持等於SR1。
此時，信號SC小於信號SR，因此比較電路61將信號SI3設定到其第一狀態，使得開關58打開。同時，比較電路62將信號SI4設定到其第二狀態，因而使開關59閉合。
於是，信號SM的值為SM2。在該值下，發動機55供給的機械功率Pm實際上幾乎為零。
因此，發動機55的轉速R急劇下降，直至信號SR達到一個新值SR2。該新值等於信號SC的新值SC2。
而後比較器62將信號SI4恢復到其第一值，比較值61將信號SI3恢復到其第二值，因而信號SM的值又等於SM1。
此時發動機55提供的機械功率Pm的值Pm2又等於其最大機械功率的80％。另外，值Pm2還等於理想功率Pc的新值Pc2。
然後，機車51又進入類似於前面提及的穩定狀態。即在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn均等於由踏板17的位置確定的理想功率Pc。兩狀態之間的唯一差別是理想Pc及相應的功率Pm、Pe、Pf及Pn的值不同。
顯然，只要機車51的司機不改變踏板17的位置，因而信號SC的值保持等於SC2，該狀態就保持不變。
如果機車51的司機提高施加在踏板17上的壓力，信號SC將取一新值，該新值大於已有的值SC2並與理想功率Pc的新值Pc3對應，該新值Pc3也大於值Pc2。
信號SC的增加不立即影響燃油發動機5的轉速R，因而信號SR的值仍保持為SR2。
於是，信號SC大於信號SR，其結果使得比較器61將信號SI3設置到其第一狀態，從而打開開關59。同時，比較器63將信號SI5設置到其第二狀態，從而關閉開關60。此時，信號SM取值為值SM3，而發動機55提供的機械功率值為Pm2′，該值是發動機55在轉速R2下的最大功率。
同時，比較器63將信號SD設定到其第二狀態，從而降低輸送給變流器57的電功率。
因而發電機56的制動扭矩也隨之降低。由於發動機55提供其滿負荷，因而其轉速R以及信號SR的值也迅速增加。
當轉速R達到值R3時、即信號SR的值等於信號SC的新值SC3時，比較電路63將信號SI5恢復到其第一狀態，而比較電路61將信號SI3恢復到其第二狀態。結果使開關60又打開，而開關58又關閉，使得信號SM恢復到值SM1。
由發動機55提供的機械功率Pm在達到值Pm3′後，將逐漸減少到等於80％Pm3′的值Pm3。值Pm3也等於理想功率Pc的新值Pc3。
同時，比較電路63將信號SD恢復到其第一狀態，因而變流器57將其從發電機56接受的所有電功率Pe傳輸給電動機3的控制電路54。
於是機車51再次進入穩定狀態。即在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn均等於由踏板17的位置確定的理想功率Pc。這一狀態與前述狀態之間的唯一差別是理想功率Pc及相應的功率Pm、Pe、Pf及Pn的值不同。
只要機車51的司機不改變踏板17的位置以及信號SC的值保持等於SC3，該狀態就保持不變。
圖8表示了上述各工作過程作為時間t的函數的變化曲線。
在圖8中，圖a)用實線表示信號SC，用虛線表示反映了發動機55的轉速R的信號SR。如同在前述機車1中的情形那樣，信號SR只是在發動機55的轉速R在相應於信號SC的變化而變化的一段時間內才不同於信號SC。這也就是為什麼表示信號SR的虛線只在這段時間內才可見的原因。
圖b)、c)和d)分別表示了信號SI3和開關58的狀態、信號SI4和開關59的狀態以及信號SI5和開關60的狀態。在圖b)、c)和d)中，標號1和2分別表示信號SI3至SI5的第一和第二狀態，而標號O和F則分別表示開關58至60的打開和關閉狀態。
圖8中的圖e)表示了信號SM。而在圖f)中，實線表示對應於信號SC的理想功率Pc，虛線表示發動機55提供的機械功率Pm。
如前已述及，機械功率Pm只是在機械功率Pm相應於信號SC的變化而變化的一段時間內才不同於理想功率Pc。這也就是為什麼表示機械功率Pm的虛線只在這段時間內才可見的原因。在圖f)中，標號Pm0表示在信號SM為值SM2時發動機55提供的機械功率Pm的值。
顯然，每當機車51的司機改變加速踏板17的位置時，將會發生一個類似於上述過程之一的一個過程。
應當指出，在機車1上燃油發動機5的轉速R僅僅通過改變發電機6供給的電功率來調節。而在機車51上，不僅通過改變發電機56提供的電功率而且還通過向發動機55供油的裝置來調節發動機55的轉速R。其結果是，在其他條件相同的情況下，每改變一次踏板17的位置，機車51的發動機55將比機車1的發動機5更快地達到其新的轉速值。
圖9中示意地表示了本發明另一實施例的機車的一部分，其中機車用標號91表示。
機車91上的元件若標有與圖5中機車51的元件相同的標號，則表示相同的元件，因而在此無需贅述。
機車91上的元件之間的連接方式相同於機車51上的元件的連接。所不同的只是傳感器18不是直接連接到比較器61至63的第二輸入端，而是連接到一個可控的附加電路92上的輸入端92a上。該附加電路的作用以下將進一步說明。比較器61至63的第二輸入端與附加電路92的輸出端92b連接。
附加電路92的輸出端92b產生一個信號SC′，該信號的作用也將在下面進一步敘述。
機車91上還包括一個電能源93。對此，以下將舉例說明。
這裡只需說明的是，電能源93可以儲存一定量的電能並可以按照其直流電壓大致等於變流器57產生的直流電壓的形式釋放該電能。並且，電能源93上輸出該直流電壓的一對引線(圖中未示)將分別連接到變流器57及控制電路54上的引線上。還需要補充說明的是，電能源93上還有一些圖中未示的裝置，這些裝置在其輸出端93b產生一個代表電能源93中電能含量Q的檢測信號SB。這些裝置應保證，當電能量Q減少到等於或小於第一預定值Q1時，信號SB由第一狀態轉到第二狀態；當電能Q的量增加到等於或大於第二預定值Q2(Q2大於Q1)時，信號SB由其第二狀態轉到其第一狀態。
信號SB被輸送到附加電路92的控制輸入端92c上。附加電路應保證在信號SB處於其第一狀態時信號SC′等於信號SC，而當信號SB處於其第二狀態時SC′比信號SC大某預定值。
由於附加電路92的結構對本領域技術人員不會產生特殊的問題，因而在此不再贅述。
只要電能源93所含能量Q超過上述預定值Q1，由於此時信號SB處於其第一狀態，信號SC′等於信號SC，因而，機車91的工作過程與前面描述的機車51的工作過程相同。故此對其不再贅述。
現在簡單地提醒一下整個工作過程當信號SC(在採用機車51時)或信號SC′(在採用機車91時)的值，大於信號SR的值時，比較電路63將信號、特別是將信號SD置於其第二狀態，其結果是變流器57僅將從發電機56接受到的電功率Pe的一部分傳輸給控制電路54。以下對該部分能量稱為Pe′。
在機車51上，當信號SC從值SC2變化到一個更高的值SC3時(如前面已舉過的例子)，只要信號SD處於其第二狀態，電動機3提供給輪2的機械功率Pn(該功率等於控制電路54接受到的電功率)就為值Pe′，該功率值Pe′當然小於與信號SC的新值SC3對應的理想功率Pc的值Pc3。
而在機車91上，在與上述條件相同的情況下，電能源93向控制電路54提供一電功率(其值被稱為Pe″)，該電功率值等於理想功率Pc的值Pc3與變流器57此時傳遞給控制電路54的值Pe′之間的差值。於是，一旦功率設定信號SC的值由SC2變到SC3，電動機3提供給輪2的機械功率Pn便立刻達到與理想功率Pc的新值Pc3相等的水平。
隨著電功率Pe″供給控制電路54，電能源93中所含電能Q也開始減少。
當信號SC從SC2轉換到SC3時，若電能Q的量大於上述預定值Q1，信號SB就保持其第一狀態，於是信號SC′與信號SC相等，因而也具有相同的值SC3。
如果在發動機55的轉速R達到值R3之前，電能Q的值始終大於預定值Q1時，信號SC′就仍保持等於值SC3。當轉速達到值R3時，就發生一個類似於機車51的前述工作過程。對該過程不再重複說明。
然而，如果在發動機55的轉速R達到值R3之前，電能Q的值等於或小於預定值Q1，信號SB則進入其第二狀態，信號SC′達到一個新值SC4，該新值大於信號SC的新值SC3。
在此情況下，只有當發動機55的轉速R達到值R4時，即信號SR達到與信號SC′的值SC4相等的值SR4時，才能使信號SI5和SD恢復到其第一狀態、而信號SI3恢復到其第二狀態，使其結果與前面所述相同。
從SR4等於SC4那時起，發動機55提供的機械功率Pm達到值Pm4，該值等於發動機在速度R4下所能提供的最大機械功率Pm4′的80％。
機械功率Pm的值Pm4顯然大於與信號SC的值SC3對應的理想功率Pc的值Pc3。自然，由發電機56提供的電功率Pe的值Pe4也具有相同的情況。其中，Pe4等於Pm4。
此時，由於信號SD處於其第一狀態，變流器57提供的電功率也達到一個等於Pe4的值。不過，控制電路54能夠接受的電功率值只等於與信號SC的值SC3對應的理想功率Pc的值Pc3。變流器57提供的電功率與控制電路54接受的電功率之間的功率差被電能源93吸收，從而使電能源中的電能含量Q增加。
當電能量Q達到預定值Q2時，信號SB恢復到其第一狀態，於是信號SC′的值又等於信號SC的值、即SC3。
此時信號SC′的這個值SC3小於信號SR的值SR4，比較電路61將信號SI3恢復到其第一狀態，而比較電路62將信號SI4置於其第二狀態。其結果是發動機55的轉速R如前面所述那樣迅速下降。
當轉速R達到值R3並且信號SR的值等於信號SC′的值SC3時，比較電路62將信號SI4恢復到其第一狀態，比較電路61將信號SI3恢復到其第二狀態。
從此時起，發動機55又輸送一個值為Pm3的機械功率Pm，該值一方面等於與信號SC的值SC3對應的理想功率Pc的值Pc3，另一方面等於發動機55在該轉速R3下所能供給的最大功率Pm3′的80％。只要機車91的司機不改變加速踏板17的位置，該狀態就始終保持不變。
圖10表示了上述各工作過程作為時間t的函數的變化曲線。
在圖10中，圖a)用實線表示信號SC′，用虛線表示信號SR。在圖b)至f)中，與圖8中相同的標號表示的是相同的信號或相同的量值。此外，在圖10中，圖g)和h)分別表示電能源93所含電能Q的值及信號SB的值，後者的第一和第二狀態分別用1和2表示。
上述值R4和Pm4′也還表示在圖6中。
從以上對機車91的工作過程的描述中，可以看出，只有當信號SD處於其第二狀態時，也就是說只有在發動機55的轉速R隨著信號SC的值增加而上升時，電能源93才向控制電路54提供電能。
不過，轉速R的上升速度非常快，只有幾秒的時間。另外，在轉速R上升的過程中，電能源93隻提供控制電路54吸收的電能中的一部分。因此，電能源93中可以容納的電能量就可以遠遠小於在已知機車上的蓄電池所需要容納的電能量。
因此，可重複充電的電能源93可由一個簡單的電容構成，例如用一個電解電容構成或者根據需要用一組電容器構成。
電能源93也可由一個普通的簡單蓄電池構成，例如用鉛或鎳鎘蓄電池構成。
不過，在有些情況下，用於控制電路54工作的直流電壓相當高，可達到幾百伏特。提供如此高的電壓的蓄電池體積相當大而且造價高。在此情況下，電能源93最好用若干個可提供較低電壓、例如12伏特的蓄電池組合而成，並採用一個電壓放大器將該低電壓轉換成所需要的高電壓，同時還可根據需要採用一個利用變流器57產生的高電壓對蓄電池重新充電的電路。這樣一種電能源的結構對於本領域專業人員而言不存在特殊的問題，因而在圖中沒有表示而且也沒有對其進行詳細的敘述。
在本例中，構成電能源93的蓄電池的容量遠遠小於已知機車上所用的蓄電池的容量。因此，前面提到的所有因為在機車上存在有蓄電池而產生的缺陷均被克服。
圖11中示意地表示了本發明另一實施例的機車的一部分，其中機車用標號111表示。
機車111上元件2、3、5、6及14至18和31至33均與圖1中具有相同標號的元件相同，因而在此不再贅述。
在此只需說明，向發動機5供應燃油的裝置應保證發動機無論在何速度下總能產生在該速度下的最大機械功率，在本例中也是如此。
機車111還包括一個電動機3的控制電路。由於該電路相同於圖5中的控制電路54因而其標號也選為54。對此，不需要重複說明。只需指出的是，在本例中電路54的控制信號用SE表示，信號SE的值決定了電路54向電動機3提供的電功率。
用於控制電路54工作的直流電壓是由變流器112提供的。變流器的輸入端與發電機6連接。
由於變流器112可以用不同的已知方式實現，因而對此無需詳述。只需指出的是，與圖5所示機車51上的變流器57不同，變流器112應當始終向控制電路54提供接受到的所有電能。因此，在該變流器中沒有任何用於接受諸如變流器57控制信號SD的輸入端。
機車111還包括一個計算電路113，其輸入端分別接受表示發動機5的轉速R的信號SR和表示加速踏板17的位置及理想功率Pc的信號SC。
計算電路應保證，它所提供的信號SF等於信號SR與SC的差與一個大於1的係數的乘積。
這樣，信號SF根據信號SR等於、大於或小於信號SC而分別為零、正值或負值。只要信號SR和SC不相等，信號SF的絕對值就總大於SR與SC的差值。
信號SF被輸送到一個附加電路114的第一輸入端。其第二輸入端用於接受信號SC，其輸出端提供上述的信號SE。於是，信號SE根據信號SF為零、正值或負值而分別等於、大於或小於信號SC。此外，當信號SR和SC不相等時，信號SE和SC之間的差值的絕對值大於信號SR和SC之間的差值的絕對值。
從上述描述中可以很容易地推出機車的工作過程，因而在此無需贅述。
可以看出，當信號SR等於信號SC時，信號SF為零，信號SE等於信號SC。於是，機車111處於一個穩定狀態，在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn相互相等，都等於由踏板17的位置所確定的信號SC的值相應的理想功率Pc(功率損失除外)。
此時，若機車111的司機降低施加在踏板17上的壓力，則信號SC產生一個小於已有值並小於信號SR的值的新值。
於是，計算電路113產生的信號SF變為正值。而儘管信號SC降低，但信號SE則上升。這樣，電動機3的控制電路54接受的電功率Pf增加。當然，發電機6提供的電功率也將隨之增加。
其結果是，由發電機6施加在發動機5上的制動扭矩也隨之增加，從而使發動機的轉速R降低。
當轉速R達到使信號SR等於信號SC的轉速時，信號SF又變為零，信號SE又變為等於信號SC。於是，機車111再次回到穩定位置，即在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn均等於對應於信號SC的新值的理想功率Pc。
此時，若機車111的司機提高施加在踏板17上壓力，則信號SC達到一個大於已有值並且也大於信號SR的值的新值。
於是，信號SF變為負值。此時，儘管信號SC上升，但信號SE則下降。由此減小了控制電路54接受到的電功率以及發電機6提供的電功率Pe。
於是，由發電機6施加到發動機5上的制動扭矩也隨之降低，從而使發動機的轉速R增高。
當轉速R達到使信號SR等於信號SC的轉速時，信號SF又變為零，信號SE又變為等於信號SC。於是，機車111再次回到穩定狀態，即在該狀態下，功率Pm、Pe、Pf及Pn均等於對應於信號SC的新值的理想功率Pc。
可以看出，如圖1中所示的機車1一樣，在機車111上，燃油發動機5的轉速R僅僅是通過瞬時改變發電機6所提供的電功率來調節，該電功率根據轉速R升高或降低的要求而分別減小或增大。此外發動機5始終提供在某一轉速下所能提供的最大機械功率，因而它總是在具有最大效率的狀態下工作。
在圖5和圖9所示的機車51和91上，燃油發動機5的轉速不僅可通過瞬時改變發電機6所提供的電功率Pe來調節，而且還可通過改變燃料供給裝置輸送給發動機5的燃油和/或燃燒介質的量進行調節。儘管如此，發動機5在大多數情況下仍然是在接近於最大機械功率的條件下工作，它所提供的機械功率是當時最大機械功率的一個預定的固定百分比。對發動機5的特性的選擇應保證它在這些條件下工作時效率最高。
簡言之，可以看出，在以上舉例說明的本發明機車上，燃油發動機始終是工作的，其轉速被調節到使發動機提供的機械功率一方面等於由機車的加速踏板17的位置所確定的理想功率Pc，另一方面等於發動機在該速度下所能提供的最大機械功率的某預定百分比。在一些實施例中，該百分比可以為100％。
正是由於這些特性使得本發明機車具有上述優點，即、不必設置一個能夠提供機車工作所需要的全部電能的蓄電池。
實際上可以估計到，司機會非常頻繁地改變機車上的加速踏板位置，儘管他不想改變機車的速度。
在本發明機車上，加速踏板的上述改變在大多數情況下是無意識的並且改變量很小，其結果是使得加速踏板17的位置傳感器18產生的信號SC的值也非常頻繁地變化，在一定時間內很少穩定。當然，將踏板17完全放開或完全壓下的情況除外。
現在，可以理解，在圖1、5和11所示的本發明機車上，響應於信號SC的每一次即使是很微小的上升，提供給電動機3的控制電路4或54的電功率Pf都會發生瞬時減小。同樣可以理解到，在諸如圖1和11所示的本發明機車上，響應於信號SC的每一次即使是很微小的下降，電功率Pf也會發生瞬時增加。
由此可以得到這樣的結論，即使本發明機車的司機不打算改變機車的速度，供給電動機3的控制電路4或54的電功率Pf也會經常發生變化。顯然，由控制電路4或54提供給電動機3的電功率以及由電動機供給輪2的機械功率Pn也會產生同樣的情況。
機械功率Pn的上述變化所產生的效應幾乎與帶有自動變速箱的機車上因速比變化而產生的效應相同，本發明機車上的司機和/或乘客對於這些效應一般不會感到非常不舒服。
顯然，通過在傳感器18與接受信號SC的各電路之間插入一個低通濾波器可以減少由於上述的踏板17的小位移產生的機械功率Pn的變化。
不過，如眾所周知，在響應濾波器輸入信號的變化時，低溫濾波器的輸出信號要在一段延遲之後才發生變化。當濾波器的截止頻率相當較低時，延遲時間相當長。
現在，假如讓我們在傳感器18與接受信號SC的電路之間插入一個截止頻率相當低的低通濾波器，即在1HZ或低於1HZ的頻率下有效的濾波器。於是信號SC響應於傳感器18產生的信號的延遲時間相當長。這對於機車司機希望快速地移動加速踏板17的情況是不利的。
不過，如果需要的話，也可以在快速移動踏板17時避免產生無法接受的延遲的前提下，消除由於加速踏板17的上述小位移所導致的機械功率Pn的變化。
上述目的可通過諸如用類似於圖12中的標號為121那樣的控制裝置來替換上述的由加速踏板17和傳感器18構成的控制裝置來實現。
如上所述，控制裝置121包括一個加速踏板17和一個用於提供表示踏板位置的信號的裝置18。
在本例中，由傳感器18提供的信號用SC″表示。
除踏板17和傳感器18外，控制裝置121還包括一個濾波整流電路122。以下將說明該電路的用途和功能。
濾波整流電路122的輸入端E一方面與傳感器18連接，另一方面與一低通濾波器123和一差動電路124的輸入端以及開關125的第一引線連接。
濾波器123的輸出端和開關125的第二引線相互連接並與提供信號SC的電路122的輸出端S連接。
濾波器123、差動電路124及開關125都可用不同的已知方式實現，因而在此無需贅述。
只需說明的是，開關125最好由一個諸如電晶體或一個可控矽的電子元件構成，該開關應保證能根據控制信號SI6打開或關閉。對於信號SI6的產生將在後面說明，該信號有第一或第二狀態。
還應當指出，低通濾波器123應保證其截止頻率為1HZ或小於1HZ。另外，開關125打開時，濾波器123應保證信號SC的值至少應基本上等於信號SC″的平均值。
另外，應當指出，差動電路124產生的信號SG按照通常的方式總是正比於信號SC″的斜率。換句話說，根據信號SC″上升和或下降、也就是根據踏板17向其壓死位置移動還是鬆開位置移動，信號SG為正值或負值，而信號SG的絕對值正比於踏板17移動的速度。
信號SG被輸送到第一比較電路126上用+號表示的正向輸入端以及送到第二比較電路127上用—號表示的反向輸入端。比較電路126上的反向輸入端—接受一個正向參考電壓Vr+，比較電路127的正向輸入端+接受一個負向參考電壓Vr-。上述兩參考電壓的絕對值相等。
參考電壓Vr+與Vr-都由一電壓源(圖中未示)提供。該電壓源應保證在踏板17以某預定速度移向其壓死位置時，電壓Vr+的值等於信號SG的值，而當踏板17以同樣的速度移向其鬆開位置時，電壓Vr-的值等於信號SG的值。
例如，所述預定速度可以等於踏板在0.5秒內由一個極限位置移向另一極限位置的移動中的平均速度。
比較電路126和127可用不同的已知方式實現，因而在此無需贅述。只需指出的是，它們應當保證根據其正向輸入端+相對於其負向輸入端-為負電壓或正電壓，其輸出端輸出一個大致為零的電壓或者為一個正電壓。按照通常可接受的概念，也可以說，比較電路126或127根據其輸出端上電壓為零或為正電壓可分別稱為「0」或「1」邏輯狀態。
比較電路126和127的輸出端各自與一個或門128上的輸入端連接，或門的輸出端則與開關125的控制電路129的輸入端連接。該控制電路應當保證，當其輸入端分別在「0」或「1」狀態時，信號SI6處於其第一或第二狀態，即開關125打開或關閉。
控制裝置121的工作過程從上述描述中可以很容易地推導出，因而在此不再贅述。
可以看出，該裝置的效果是，只要安裝有該控制裝置121的機車上的司機不打算改變踏板17的位置，信號SG即為零，並且比較電路126和127的輸出端及或門128的輸出端都處於邏輯「0」狀態。
於是，信號SI6處於其第一狀態，而開關125打開。
此時，信號SC基本等於信號SC″。但是，因踏板17的不希望的小位移而導致的信號SC″的變化被濾波器123抑制，因而信號SC實際上不存在這種變化。因此，踏板17的小位移不會引起由驅動電動機3供給輪2的機械功率Pn的波動。
當機車司機以小於上述預定速度移動踏板17時情況仍舊如此，根據位移的方向不同，信號SG為正或負但仍在電壓Vr+和Vr-之間。比較電路126和127都保持在邏輯「0」狀態。開關125仍保持打開。於是，信號SC隨著信號SC″變化，但不存在信號SC″所帶有的那些小波動。
另一方面，當機車司機以高於上述預定速度移動踏板17時，根據踏板17移動的方向，信號SG變得或者比電壓Vr-更負或者比電壓Vr+更正。此時比較電路126和127之一的輸出端為邏輯「1」狀態，由此使得信號SI6進入其第二狀態並使開關125關閉，從而使濾波器123短路。此時，信號SC與信號SC″相同並隨其變化而立刻改變。
由此可以看出，控制裝置121實際上可以在避免踏板17快速移動時產生不能接受的延遲的條件下，抑制由於踏板17的的小位移而導致的電動機3供給輪2的機械動力Pn的波動。
在圖1、5、9和11中所示的機車1、51、91、111隻包括一個由單一電動機驅動的單驅動輪。顯然，本發明也適用於用單一電動機驅動若干驅動輪的機車或用一組電動機或若干電動機驅動的機車。
此外，機車1、51、91和111上的加速踏板17顯然也可以用任何可由機車上的司機操縱的裝置取代，例如可採用一個手柄。
在本發明的範圍內還可在上述機車上進行其他的各種變換。
例如，本發明機車的燃油發動機的轉速可通過不同於上述裝置的手段來調節。特別是，可以藉助於編程計算機來提供用於根據上述信號SC和SR進行調節的各種信號。
此外，在圖1所示的機車1上，發電機6可用一個產生多相(如三相)交流電壓的發電機取代。當然，調節電路7和控制電路4也需要進行適應性改變。特別是，在此情況下，調節電路7包括幾個第一調節單元10，這些元件分別與發電機6的兩條引線連接。另外還包括幾個第二調節單元13，其分別與發電機6的一條引線及控制電路4的一條引線連接。調節單元10和13的控制相同於圖1中元件10和13的控制。
權利要求
1.一種電動機車，其中包括—一個用於產生第一機械功率(Pm)的燃油發動機(5；55)；—一個用於將所述的第一機械功率(Pm)轉化為第一電功率(Pe)的發電機(6；56)；—可由所述機車的司機操縱的、用於產生表示理想功率值(Pc)的功率設定信號(SC)的控制裝置(17、18)；—一個驅動輪(2)；及—用於將第二電功率(Pf)轉換為一個第二機械功率(Pn)並將其輸送給所述驅動輪(2)的電機裝置(3、4；3、54)，所述電機裝置(3、4；3、54)包括一個與所述驅動輪(2)機械耦合的電動機(3)及一個用於控制所述電動機(3)的電路(4、54)，該電路響應所述功率設定信號(SC)並將所述第二機械功率值(Pn)調節到等於所述理想功率值(Pc)；其特徵在於，所述機車還包括調節裝置(7、14至16、19、20；14至16、57至63)，該裝置響應於所述功率設定信號(SC)將所述燃油發動機(5；55)的轉速(R)調節到這樣一個轉速值上在該轉速下，所述第一機械功率(Pm)首先至少大致等於所述理想功率(Pc)，其次，等於燃油發動機(5；55)最大機械功率的某一預定百分點，所述調節裝置(7、14至16、19、20；14至16、57至63)包括轉換裝置(7；57)，其與所述發電機(6；56)及所述電動機裝置(3、4；3、54)電力耦合，用以將所述第一電功率(Pe)轉換成第二電功率(Pf)。
2.如權利要求1所述的機車，其特徵在於，所述調節裝置(7、14至16、19、20)包括用於產生一表示所述轉速(R)的測量信號(SR)的裝置(14至16)，及用於在所述測量信號(SR)與所述功率設定信號(SC)之間提供比較信號(SI1、SI2)的裝置(19、20)，所述的轉換裝置(7)應保證在所述測量信號(SR)大於所述功率設定信號(SC)時，響應所述比較信號(SI1、SI2)提高由發電機(6)施加在所述燃油發動機(5)上的制動扭矩，而當所述測量信號(SR)小於所述功率設定信號(SC)時，降低所述制動扭矩。
3.如權利要求2所述的機車，其特徵在於，所述轉換裝置(7)包括一個與所述發電機(6)的第一引線(6a)和一個第二引線(6b)連接的第一調節單元(10)，以及一個與所述發電機(6)的所述第一引線(6a)及所述控制電路(4)的引線(4a)連接的第二調節單元(13)，所述第一調節單元(10)包括一個第一電阻器(8)和一個與所述第一電阻器(8)串聯的第一開關(9)，所述第一調節單元響應所述比較信號(SI1、SI2)，當所述測量信號(SR)大於所述功率設定控制信號(SC)時，將所述第一電阻器(8)與所述發電機(6)的所述引線(6a、6b)連接，而當所述測量信號(SR)小於或等於所述功率設定信號時，將所述第一電阻器(8)與所述發電機(6)的所述引線(6a、6b)斷開，所述第二調節單元(13)包括一個第二電阻器(11)和一個與所述第二電阻器(11)並聯的第二開關(12)，所述第二調節單元響應所述比較信號(SI1、SI2)，當所述測量信號(SR)小於所述功率設定控制信號(SC)時，將所述第二電阻器(11)串聯在所述發電機(6)的所述第一引線(6a)及所述控制電路(4)的所述引線(4a)之間，而當所述測量信號(SR)大於或等於所述功率設定信號(SC)時，使所述發電機(6)的所述第一引線(6a)與所述控制電路(4)的所述引線(4a)短接。
4.如權利要求1所述的機車，其特徵在於，所述調節裝置(14至16、57至63)包括用於產生一表示所述轉速(R)的測量信號(SR)的裝置(14至16)，及用於在所述測量信號(SR)與所述功率設定信號(SC)之間提供比較信號(SI3至SI5、SD)的裝置(61至63)，所述機車還包括一個向所述燃油發動機(55)提供燃油的裝置，該裝置響應所述比較信號(SI3至SI5、SD)，在所述測量信號(SR)小於所述功率設定信號(SC)時，將所述第一機械功率(Pm)調節到一個大於所述最大機械功率的預定百分點的值，而當所述測量信號(SR)等於所述功率設定信號(SC)時調節到所述最大機械功率的預定百分點的值，當所述測量信號(SR)大於所述功率設定信號時則調節到小於所述最大機械功率的預定百分點的值，所述的轉換裝置(57)應保證在所述測量信號(SR)小於所述功率設定信號(SC)時，響應所述比較信號(SI3至SI5、SD)以減小由發電機(6)施加在所述燃油發動機(5)上的制動扭矩。
5.如權利要求4所述的機車，其特徵在於，所述轉換裝置包括一個連接在所述發電機(56)與所述控制電路(54)之間的裝置(57)，該裝置響應所述比較信號(SI3至SI5、SD)，當所述測量信號(SR)大於或等於所述功率設定信號(SC)時，向所述控制電路(54)輸送一個等於所述第一電功率(Pe)的電功率，而當所述測量信號(SR)小於所述功率設定信號(SC)時，向所述控制電路(54)輸送一個小於所述第一電功率(Pe)的電功率。
6.如權利要求5所述的機車，其特徵在於，該機車還包括一個可重複充電的電能源(93)，該電能源向所述控制電路(54)所提供的電功率等於所述理想功率(Pc)與所述變流器(57)提供的電功率之差。
7.如權利要求1所述的機車，其特徵在於—所述調節裝置(14至16、57至63)包括用於產生一表示所述轉速(R)的測量信號(SR)的裝置(14至16)，及用於在所述第一測量信號(SR)與第二功率設定信號(SC′)之間提供比較信號(SI3至SI5、SD)的裝置(61至63)；—所述轉換裝置(57)包括一個連接在所述發電機(56)與所述控制電路(54)之間的變流器(57)，該變流器響應所述比較信號(SI3至SI5、SD)，當所述測量信號(SR)大於或等於所述第二功率設定信號(SC′)時，向所述控制電路(54)輸送一個等於所述第一電功率(Pe)的電功率，而當所述測量信號(SR)小於所述第二功率設定信號(SC′)時，向所述控制電路(54)輸送一個小於所述第一電功率(Pe)的電功率；—所述機車還包括一個可重複充電的電能源(93)，該電能源向所述控制電路(54)所提供的電功率等於所述理想功率(Pc)與所述變流器(57)提供的電功率之差，此外機車還包括一個向所述燃油發動機(55)供油的裝置，該裝置響應所述比較信號(SI3至SI5、SD)，在所述測量信號(SR)小於所述第二功率設定信號(SC′)時，將所述第一機械功率(Pm)調節到大於所述最大機械功率的預定百分點的值，而當所述測量信號(SR)等於所述第二功率設定信號(SC′)時調節到所述最大機械功率的預定百分點上的值，當所述測量信號(SR)大於所述第二功率設定信號時則調節到小於所述最大機械功率的預定百分點的值，所述電能源(93)包括用於提供表示所述電能源(93)中電能含量(Q)的檢測信號(SB)的裝置；—所述機車還包括產生所述第二功率設定信號(SC′)的裝置(92)，該裝置響應所述檢測信號(SB)，在所述電能量(Q)小於第一預定值(Q1)時，其(SC′)的值等於所述第一功率設定信號(SC)與一預定值的和，而當所述電能量大於第二預定值(Q2)時，產生的第二功率設定信號(SC′)的值等於所述的第一功率設定信號(SC)。
全文摘要
機車(1)包括一個受電動機(3)驅動的驅動輪(2)。電動機(3)的控制電路(4)由一個與燃油發動機(5)連接的發電機(6)供電。一個傳感器(18)提供一個表示加速踏板(17)的位置因而也表示需要電動機(3)提供給輪(2)的理想功率的功率設定控制信號(SC)。為避免在機車(1)上裝大容量蓄電池，本機車還包括裝置(7、14至16、19、20)，該裝置響應功率設定信號(SC)將發動機(5)的轉速調節到某轉速值，在該轉速下，發動機提供的機械功率首先等於理想功率，其次，該功率還等於其最大功率的某預定百分比。
文檔編號B60W10/06GK1111904SQ94190455
公開日1995年11月15日 申請日期1994年5月24日 優先權日1993年6月2日
發明者R·讓納雷特, T·艾戴, J·米勒 申請人:Smh管理服務有限公司