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Dokumentenidentifikation DE69735966T2 02.11.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001391383
Titel Verfahren und System zur Verringerung von mechanischen Störungen in Energiespeicher-Schwungrädern
Anmelder Northrop Grumman Corp., Los Angeles, Calif., US
Erfinder Spector, Victor A., La Mirada, CA 90637, US
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69735966
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.11.1997
EP-Aktenzeichen 030222236
EP-Offenlegungsdatum 25.02.2004
EP date of grant 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.2006
IPC-Hauptklasse B64G 1/28(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B64G 1/42(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gegenwärtige Raumfahrzeuge und elektrische Fahrzeuge verwenden üblicherweise wiederaufladbare chemische Batterien, um elektrische Energie zu speichern. Trotz jahrzehntelanger Forschung sind wiederaufladbare chemische Batterien nach wie vor groß und schwer. Demnach haben sie eine geringe Volumenenergiedichte und eine geringe Massenenergiedichte. Zusätzlich sind chemische Batterien teuer und schwierig herzustellen sowie in Stand zu halten. Ferner enthalten chemische Batterien gefährliche oder giftige Materialien und erfordern eine Temperaturregelung. Wiederaufladbare chemische Batterien können auch nur einen kleinen Prozentsatz ihrer gesamten gespeicherten Energie als verwendbare elektrische Energie bereitstellen. Dies bedeutet, dass die chemischen Batterien eine geringe Entladungstiefe aufweisen. Chemische Batterien erleiden durch jeden Ladungs-/Entladungszyklus auch irreversible fortschreitende Alterung, was bedeutet, dass sie eine begrenzte Lebensdauer haben.

Schwungräder können viele der Probleme beseitigen, die wiederaufladbaren chemischen Batterien zugeordnet sind. Schwungräder speichern kinetische Energie in einem Hochgeschwindigkeitsrotor und verwenden einen Motor/Generator zum Umwandeln zwischen elektrischer und mechanischer Energie. Dennoch können Schwungräder für viele Anwendungen nicht einfach als austauschbarer Ersatz für chemische Batterien verwendet werden. Ein unvermeidliches Nebenprodukt bei der Verwendung eines sich drehenden Rotors ist insbesondere die Erzeugung eines Drehimpulses und eines Drehmoments. Für viele Anwendungen (z.B. Raumfahrzeuge und Unterwasserfahrzeuge) ist der Betrag des Drehimpulses und des Drehmoments, der als Nebenprodukt bei der Verwendung eines Schwungrades zur Energiespeicherung erzeugt wird, mehrere Größenordnungen größer als von dem Lagesteuerungssystem (attitude control system, ACS) toleriert werden kann.

Eine vorrangige Lösung des Problems ungewollter Drehimpulse und Drehmomente besteht darin, die Energiespeicher-Schwungräder als sich gegenläufig drehende Paare anzuordnen. Im Idealfall heben sich der Drehimpuls und das Drehmoment genau auf. Dennoch wird jedes praktische Schwungradsystem einen gewissen Grad an restlicher Unausgeglichenheit aufweisen, beispielsweise bei Parametern wie dem Rotormassenträgheitsmoment, den Drehgeschwindigkeiten, der Rotordrehachse und dem Motor/Generatorleistungsfluss. Auch wenn diese Parameter anfänglich während der Herstellung angepasst werden können, ist eine Aufrechterhaltung der Übereinstimmung im Zeitablauf und unter wechselnden Temperaturbedingungen, sowie in einem vibrierenden Umfeld gegenwärtig nicht durchführbar.

Das grundlegende Konzept zur Verwendung sich gegenläufig drehender Paare von Schwungrädern zur alleinigen Speicherung von Energie oder zur Energiespeicherung und Lagesteuerung ist in dem US-Patent Nummer 4,723,735 diskutiert. Dieses Patent führt das Einbeziehen von zumindest zwei Schwungrädern an, wobei deren Drehimpulse ausgeglichen sind, um ein Null-Nettodrehmoment zu erzeugen. Dennoch gibt diese Referenz nicht an, wie das Gleichgewicht in der Praxis erreicht wird.

Zusätzlich müssen, als eine Tatsache der praktischen Herstellung, Paare von sich gegenläufig drehenden Schwungrädern angepasst werden, um ein Null-Nettodrehmoment zu erzeugen. Dies ist jedoch mit bekannten Herstellungsverfahren außerordentlich schwierig. Demnach ist ein Erproben und Anpassen in beträchtlichem Umfang notwendig, um Paare von Schwungrädern zu finden, die genau angepasst sind, um ein Null-Nettodrehmoment zu erzeugen. Demzufolge ist das Bereitstellen genauer Duplikate für sich gegenläufig drehende Paare sowohl zeitlich als auch finanziell sehr kostspielig. Deswegen wird ein Verfahren und eine Vorrichtung benötigt, die es erlauben würden, weniger genaue Toleranzen bei den Schwungradpaaren zu verwenden und dennoch eine Null-Nettodrehmomentausgabe aus den Paaren bereitzustellen.

Die EP 0 712 781 A1 offenbart eine Energiespeicherung, eine Lagesteuerung und ein Impulsmanagementsystem, das ein erstes um eine erste Drehachse drehbares Schwungrad zur Erzeugung eines ersten entlang der ersten Drehachse gerichteten Impulses sowie ein zweites um eine zweite Drehachse drehbares Schwungrad zur Erzeugung eines zweiten entlang der zweiten Drehachse gerichteten Impulses umfasst, um einen Nicht-Null-Nettoimpuls zu erzeugen. Die Energiespeicherungsfunktion des Systems wird durch Veränderung der Radgeschwindigkeit zwischen niedrigen und hohen Grenzwerten ausgeführt, wenn die Räder "entladen" oder "aufgeladen" werden. Eine Drei-Achsen-Lagesteuerung des Raumfahrzeugs wird durch Steuerung einer differentiellen Beschleunigung um die Drehachse der Schwungräder und durch Drehen einer transversalen Aufhängungs-Achse durchgeführt, um Raumfahrzeuglagesteuerungsdrehmomente als Antwort auf eine Lageerfassung vorzusehen, die von herkömmlichen Raumfahrzeuglagesensoren bereitgestellt wird, wobei die Raddrehachsen zu unterschiedlichen Raumfahrzeugachsen ausgerichtet werden können. Das Impulsmanagement des Raumfahrzeugs wird durch Anpassung der Differenzgeschwindigkeit der Räder um deren Drehachse sowie durch geeignetes Ausschwenken eines oder beider um eine transversale Achse erreicht, wobei sehr hohe Impulsänderungen bewirkt werden können, indem beide Räder in der gleichen Richtung gedreht werden.

Die US 5,315,158 offenbart ein integriertes Drehsteuerungs- und Energieversorgungssystem für ein Geschoss umfassend: ein Paar von Schwungrad-Motor-Generatoreinheiten, ein Paar von Leistungsfluss-Steuerungseinheiten, die zwischen die Schwungrad-Motor-Generatoreinheiten und eine Geschossladung gekoppelt sind, sowie einen Drehsensor, der an die Leistungsfluss-Steuerungseinheiten gekoppelt ist. Der Drehsensor zeichnet Waffendrehlageänderungen und insbesondere Waffendrehbeschleunigung in und gegen den Uhrzeigersinn auf und liefert geeignet aufbereitete Signale an jede Leistungsfluss-Steuerungseinheit. Als Antwort auf die von dem Drehsensor stammenden Signale sind die Leistungsfluss-Steuerungseinheiten bei drei unterschiedlichen Stufen der Drehdämpfung betreibbar, um einen Leistungsfluss von den Schwungrad-Motor-Generatoreinheiten zu verbrauchen, um elektrische Komponenten des Geschosses zu versorgen und um Widerstandsheizer und Kupplungs-/Bremsvorrichtungen zu betreiben, um geeignet abgestimmte Roll-Drehmomente in einem Geschossflugwerk zu entwickeln.

Deswegen ist als Ergebnis der Nachteile aufladbarer chemischer Batterien und bekannter Schwungradenergiesysteme die Notwendigkeit für ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung mechanischer Störungen durch Energiespeicher-Schwungräder entstanden.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Verringerung von mechanischen Störungen durch Energiespeicher-Schwungräder in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug. Das System umfasst Dynamiksteuerungsmittel zur Steuerung des dynamischen Betriebs des Fahrzeugs, Lageerfassungsmittel zur Erfassung von Störungen, die eine Lage des Fahrzeugs beeinflussen und eine die Störung anzeigende Ausgabe bereitstellen, Lagesteuerungsmittel, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die Ausgabe der Erfassungsmittel zu empfangen und ein Lagesteuerungsausgangssignal bereitstellen, Verteilungssteuerungsmittel, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, das Lagesteuerungsausgangssignal von den Lagesteuerungsmitteln zu empfangen, um durch die Bereitstellung einer ersten Ausgabe und einer zweiten Ausgabe ein Drehmoment zu verteilen, ein Paar von sich gegenläufig drehenden Energiespeicher-Schwungrädern, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die erste Ausgabe der Verteilungssteuerungsmittel zu empfangen und den Dynamiksteuerungsmitteln ein verringertes Netto-Schwungraddrehmoment bereitzustellen, und Steuerungsaktuatormittel, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die zweite Ausgabe der Verteilungssteuerungsmittel zu empfangen und den Dynamiksteuerungsmitteln ein Steuerungsdrehmoment bereitzustellen. Die Lageerfassungsmittel, die Lagesteuerungsmittel, die Verteilungssteuerungsmittel, das Paar von Schwungrädern und die Steuerungsaktuatormittel bilden eine Feedback-Schleife mit den Dynamiksteuerungsmitteln.

KURZBESCHREIBUNG DER ANSICHTEN IN DEN ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Raumfahrzeugs mit Batterieenergiespeicherung gemäß dem Stand der Technik.

2 ist ein Blockdiagramm eines Raumfahrzeugs mit Schwungrad-Energiespeicherung, das die Verwendung von Schwungrädern als Ersatz für Batterien gemäß 1 veranschaulicht.

3 ist ein schematisches Diagramm, welches die elektromechanischen Komponenten eines bekannten sich gegenläufig drehenden Energiespeicher-Schwungradpaares veranschaulicht.

4 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verringerung mechanischer Störungen durch Energiespeicher-Schwungräder.

5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Verwendung eines Drehmomentsensors zeigt, um die Steuerung von Schwungrad-Stördrehmomenten zu vereinfachen.

6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Drehmomentsensors und einer Verarbeitungskomponente gemäß 5 für ein sich gegenläufig drehendes Schwungradpaar.

7 ist ein schematisches Blockdiagramm von Komponenten einer Verarbeitungskomponente eines Drehmomentsensors zur Verringerung von Schwungrad-Stördrehmomenten durch die Verwendung eines negativen Feedbacks gemäß 6.

8 ist ein Blockdiagramm, das schematisch das sich gegenläufig drehende Schwungradpaar und ein Elektroniksystem veranschaulicht, welches die elektromechanischen Komponenten des sich gegenläufig drehenden Paars von Schwungrädern gemäß 3 umfasst.

9 ist ein Blockdiagramm, welches den Drehmomentsensor und die Verarbeitungskomponente gemäß 5 für drei senkrechte, sich gegenläufig drehende Schwungradpaare detaillierter veranschaulicht.

10 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeuglagesteuerungssensorsystems zum automatischen Abgleichen mechanischer Störungen von Schwungrädern mit einer Verteilungssteuerung, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung arbeitet.

11 ist eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform der Verteilungssteuerung gemäß 10.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung mechanischer Störungen durch Energiespeicher-Schwungräder bereit. Die vorliegende Erfindung senkt die Kosten und verbessert die Herstellbarkeit von Schwungrädern durch Verringern der Notwendigkeit, geringe Fertigungstoleranzen für die Rotormassenträgheitsabstimmung und die relative Ausrichtung einzuhalten. Die vorliegende Erfindung gleicht automatisch das Drehmoment und den Impuls in einem Schwungradsystem aus, wobei es sich an Änderungen im Zeitablauf, Temperatur und Erschütterungen anpasst. Die vorliegende Erfindung ermöglicht darüber hinaus kleinere Aktuatoren und verbessert die Lagesteuerungsleistung in einem Fahrzeug durch Verringerung von Drehmoment- und Impulsstörungen.

Ein Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es, den Einfuß des Schwungradenergiespeicherungssystems auf das Fahrzeug-ACS zu minimieren, indem die Fahrzeugsteuerungsreaktionsräder davon befreit werden, den aus der Unausgeglichenheit der Schwungräder resultierenden Netto-Impuls speichern zu müssen. Außerdem hat die Erfindung den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Schwungräder mit deren typischem großen Drehimpulsvermögen verwendet, um zumindest einen Teil des Impulses zu speichern, der aus äußeren Störungen resultiert. Dieser zweite Vorteil vermindert ferner die Anforderungen an die Reaktionsräder.

Wie in 1 gezeigt ist, die ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Raumfahrzeugs mit Batterieenergiespeicherung veranschaulicht, sind Batterien zum Antreiben eines Raumfahrzeugs verwendet worden. Wie in 1 gezeigt ist, haben die Batterien dennoch so gut wie keinen Einfluss auf die Flugdynamik des Raumfahrzeugs. Das allgemein mit 10 bezeichnete herkömmliche Raumfahrzeugsystem umfasst ein elektrisches Antriebssubsystem 12 mit Batterien 14. Ferner ist ein Raumfahrzeugdynamikmodul 16 gezeigt, das einen Eingang 18 für äußere Störungen aufweist. Beispiele für äußere Störungen umfassen Solardruck, aerodynamische Störungen, magnetische Störungen, einen Schwerkraftgradienten, sowie Reaktionen des Raumfahrzeugs auf Bewegungen von bestimmten Elementen des Raumfahrzeugs, wie z. B. die Drehung einer Solarzellenanordnung.

Zusätzlich ist ein Lagebefehlsgenerator 20 an ein Lagesteuerungsgesetz 22 angeschlossen. Das Lagesteuerungsgesetz 22 ist Teil einer Feedback-Schleife, die sowohl Raumfahrzeugsensoren 24 als auch Reaktionsräder 26 umfasst. Der Steuerkreis wirkt den Drehmomenten und Störungen, die auf die Raumschiffdynamik 16 wirken, entgegen. Wie schematisch gezeigt ist, haben die Batterien 14 keinen Einfluss auf die Raumfahrzeugdynamik 16. Wie vorstehend erwähnt, haben die Batterien 14 viele andere Nachteile. Folglich ist die Verwendung von Schwungrädern als Energiespeicherungsquelle in Raumfahrzeugsystemen im Allgemeinen vorteilhaft, solange die erzeugten mechanischen Störungen gesteuert werden.

2 veranschaulicht ein Raufmahrzeugsystem 30, das Schwungräder ausschließlich zur Energiespeicherung verwendet. In 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen referenziert. Die Reaktionsräder 26 müssen dazu verwendet werden, den Drehmomenten entgegenzuwirken, die durch die von den Schwungrädern 32 verursachte Gesamtschwungradstörung erzeugt werden. Wie gezeigt, stellen die Schwungräder 32 einen zusätzlichen Störungseingang zu der Raumfahrzeugdynamik 16 dar, der durch den Schwungraddrehmoment- und Impulseingang zu der Raumfahrzeugdynamik 16 gebildet wird. Demnach hat die Verwendung von Schwungrädern als austauschbarer Ersatz für Batterien ebenfalls bestimmte Nachteile, die überwunden werden müssen.

3 veranschaulicht die mechanischen Faktoren, die überwunden werden müssen, um ein ideales sich gegenläufig drehendes Schwungradpaar bereitzustellen. 3 zeigt ein erstes Schwungrad 34 mit einer Drehachse S1 und einen Rotor 35 mit einem Trägheitsmoment I1. Der Rotor 35 ist als im Uhrzeigersinn mit einer Winkelgeschwindigkeit &ohgr;1 drehend veranschaulicht. Magnetische Lagerungen 36 werden auch vorgesehen, um das Schwungrad 34 in einer passenden Achsenausrichtung zu halten. Es wird auch ein Motor/Generator 38 bereitgestellt. Gleichermaßen ist ein zweites Schwungrad 40 gezeigt. Das zweite Schwungrad 40 hat einen Rotor 41 mit einem Massenträgheitsmoment I2 und dreht gegen den Uhrzeigersinn mit einer Winkelgeschwindigkeit &ohgr;2 um eine Drehachse S2. Der Motor/Generator 38 sowie die magnetischen Lagerungen 36 sind wie bei dem ersten Schwungrad 34 vorgesehen.

In einer idealen Situation erzeugt das sich gegenläufig drehende Schwungradpaar 34, 40 einen Null-Nettodrehimpuls und ein Null-Nettodrehmoment, wenn die Rotormassenträgheitsmomente I1 = I2 gleich sind und die Rotordrehgeschwindigkeiten in entgegengesetzten Richtungen &ohgr;1 = –&ohgr;2 gleich sind. Zusätzlich sind die Rotordrehachsen gleich S1 = S2 und der Motor/Generator Leistungsfluss, durch P1 für das Schwungrad 34 und durch P2 für das Schwungrad 40 dargestellt, ist in der idealen Situation gleich. Wenn alle diese Parameter gleich sind, wird das sich gegenläufig drehende Schwungradpaar 34, 40 keinen Netto-Drehimpuls oder kein Netto-Drehmoment erzeugen. Dies ist selbstverständlich eine ideale Situation und in der Praxis nicht erreichbar, ohne bestimmte Maßnahmen zu ergreifen. Wie oben erwähnt, wird jedes praktische Schwungradsystem einen gewissen Grad an restlicher Unausgeglichenheit dieser Parameter aufweisen. Selbst wenn diese Parameter ursprünglich während der Herstellung angepasst werden könnten, wird das Aufrechterhalten des Ausgleichs über die Zeit und bei unterschiedlichen Temperaturen und in vibrierenden Umgebungen nicht einfach erreicht. Darüber hinaus ist das genaue Anpassen der Parameter sehr kostspielig, wenn derart genaue Toleranzen unbedingt erforderlich sind.

4 veranschaulicht ein einzelnes Schwungradpaar, das in einem Fahrzeugaufbau aufgenommen ist, wobei die Verbindungen zwischen den Komponenten gezeigt sind. Ein schwungradangetriebenes Fahrzeug (z.B. ein Raumfahrzeug oder ein Unterwasserfahrzeug), das eine Vorrichtung zur Verringerung der mechanischen Störungen durch Energiespeicherungs-Schwungräder umfasst, ist allgemein mit 50 bezeichnet. Ein Fahrzeugaufbau 52 ist mit daran angeschlossenen unterschiedlichen Komponenten gezeigt. Zum Beispiel sind auch ein elektrisches Antriebssubsystem 54, Fahrzeuglagesensoren und Aktuatoren 56 sowie Verarbeitungselektronik 58 als in den Fahrzeugaufbau 52 montiert dargestellt. Ferner sind ein erstes Schwungrad 60 und ein zweites Schwungrad 62 gezeigt, die auf eine Schwungradträgerplatte 64 montiert sind. Die Schwungradträgerplatte 64 ist ihrerseits über einen Drehmomentsensor 66 an dem Fahrzeugaufbau 62 montiert.

Unterschiedliche Verbindungskabel ermöglichen Kommunikationsverbindungen für Signale zwischen den unterschiedlichen Komponenten. Zum Beispiel ist die Verarbeitungselektronik 58 über ein Kabel 70 mit dem Drehmomentsensor verbunden. Die Verarbeitungselektronik 58 ist ferner durch ein Kabel 72 mit dem ersten Schwungrad 60 und durch ein Kabel 73 mit dem zweiten Schwungrad 62 verbunden. Zusätzlich ist die Verarbeitungselektronik 58 über ein Kabel 74 mit den Fahrzeuglagesensoren und Aktuatoren 56 und über ein Kabel 76 mit dem elektrischen Antriebssubsystem 54 verbunden.

Zusätzlich ist das erste Schwungrad 60 über ein Kabel 77 mit dem elektrischen Antriebssubsystem 54 verbunden. Gleichermaßen ist das zweite Schwungrad 62 über ein Kabel 78 mit dem elektrischen Antriebssubsystem 54 verbunden. Der Drehmomentsensor 66 wird verwendet, um mechanische Störungen zwischen dem ersten Schwungrad 60 und dem zweiten Schwungrad 62 und dem Fahrzeugaufbau 52 festzustellen. Die Signale werden über das Kabel 70 zwischen dem Drehmomentsensor 66 und der Verarbeitungselektronik 58 übertragen. Unterschiedliche weitere Signale werden zwischen den unterschiedlichen Komponenten verwendet und unten beschrieben. Eine weitere Beschreibung des Drehmomentsensors 66 folgt.

In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentsensor 66 zwischen dem sich gegenläufig drehenden Schwungradpaar 60, 62 und dem Fahrzeugaufbau 52 untergebracht. Der Drehmomentsensor 66 kann eine einzelne Mehr-Achsenvorrichtung sein oder aus mehreren Kraftsensoren mit bekannten Beabstandungen hergestellt werden.

Ein erfinderisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Sensoren außerhalb der Schwungradeinheiten, um zusätzliche Feedback-Befehle an die Schwungräder bereitzustellen, um dadurch mechanische Störungen, die von den Schwungrad-Unausgeglichenheiten herrühren, zu verringern. Dazu können zwei grundlegende Kategorien von Sensoren in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Drehmomentsensoren und Fahrzeuglagesensoren. Jede Bauart ist an dem Fahrzeug montiert. Beide Kategorien von Sensoren können allein oder in Verbindung miteinander verwendet werden, um die Drehmomente und Störungen zu steuern, die von den Schwungrädern 60, 62 verursacht werden. Wie unten bei einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben wird, wird dieses erfinderische Merkmal hauptsächlich für ein einzelnes Paar von sich gegenläufig drehenden Schwungrädern beschrieben. Das erfinderische Konzept kann jedoch ebenso auf mehrere Paare von sich gegenläufig drehenden Schwungrädern in weiteren Anordnungen mehrerer Schwungräder angewendet werden, wie beispielsweise einer pyramidenförmigen Anordnung.

Wie in 4 gezeigt ist, sind die Schwungräder 60, 62 derart an den Drehmomentsensor 66 montiert, dass ein einzelnes Drehmomentsensorsystem direkt das gesamte Netto-Drehmoment von dem Paar von Schwungrädern 60, 62 misst. Dies vermeidet die Notwendigkeit der genauen Anpassung (Verstärkungs-, Phasen-, und Maßstabsfaktor) mehrerer Sensoren, um einen geringen Unterschied zwischen den großen Drehmomenten festzustellen, die von einem einzelnen Schwungrad erzeugt werden. Da eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen einzelnen Drehmomentsensor 66 und eine Nullabgleichs-Schleife verwendet, kann der Drehmomentsensor 66 eine relativ moderate Leistung hinsichtlich Verstärkungs-, Phasen- und Maßstabsfaktor aufweisen. Dies führt zu einem Drehmomentsensor mit geringen Kosten. Wenn nötig, kann bei bestimmten Anwendungen die Verwendung von Fahrzeuglagesensoren 150 (siehe 10) den Einfluss jedes restlichen Drehmomentsensorfehlers, wie einer Vorspannungsänderung oder eines Offsets verringern.

5 ist ein allgemein mit 80 bezeichnetes Beispiel der vorliegenden Erfindung, das die Verwendung des Drehmomentsensors 66 aus 4 in einem Drehmomentsensor- und Verarbeitungsblock 81 veranschaulicht. Der Drehmomentsensor- und Verarbeitungsblock 81 verringert Schwungradstörungsdrehmomente, indem er ein negatives Feedback in einer Nullabgleichs-Schleife mit einer relativ hohen Bandbreite verwendet. In dem in 5 gezeigten Beispiel wird das gemessene Drehmoment verarbeitet, um ein Steuerungssignal zu erzeugen, das verwendet wird, um die relative Geschwindigkeit oder Orientierung der Schwungradrotoren derart zu ändern, dass das von den Schwungrädern erzeugte Netto-Drehmoment verringert wird. Der Drehmomentsensor- und Verarbeitungsblock 81 ist in der Feedbackschleife mit den Schwungrädern und dem Elektronikblock 82 verbunden. Die übrigen ähnlichen Elemente aus 2 werden in 5 mit ähnlichen Bezugsziffern referenziert. Der Drehmomentsensor- und Verarbeitungsblock 81 ist detaillierter in 6 veranschaulicht.

6 veranschaulicht den Drehmomentsensor- und Verarbeitungsblock 81, bei dem ein Paar von Schwungrädern mit der Fähigkeit, die relative Geschwindigkeit und Orientierung der Rotoren zu steuern, eingesetzt wird. Die Drehmomentsignale von den Schwungrädern werden von einem 3-Achsendrehmomentsensor 84 gemessen. Der 3-Achsendrehmomentsensor 84 stellt einer Koordinatentransformationsmatrix 86 Ausgabesignale 85 bereit, die die Drehmomentmessungen für die Steuerungsachsen auflöst. Die Steuerungsachsen sind vorzugsweise senkrecht und können die Achsen für Steigen, Drehen und Gieren sein. Dennoch kann die Transformationsmatrix 86 dazu verwendet werden, die Drehmomentmessung für jede gewünschte Achse aufzulösen. Jede Komponente des transformierten gemessenen Drehmoments wird dann einer Steuerungskompensations- und Befehlserzeugungsfunktionseinheit 88 zugeführt.

Zum Beispiel wird ein zu den nominellen Drehachsen S1, S2 paralleles Drehmoment 90 der Steuerungskompensations- und Befehlserzeugungseinheit 88 zugeführt und stellt den Schwungrädern 34, 40 eine Befehlseingabe 91 einer relativen Geschwindigkeit bereit. Zusätzlich ist ein Drehmoment entlang einer Achse senkrecht zu der nominellen Drehachse mit einer ersten Komponente 92 eine Eingabe in die Steuerungskompensations- und Befehlserzeugungseinheit 88 und stellt dem Befehlseingang 94 der relativen Orientierung des Schwungrads eine Ausgabe 94 bereit. Gleichermaßen wird eine zweite Komponente 96 des Drehmoments entlang einer Achse senkrecht zu der nominellen Drehachse als eine Eingabe zu der Steuerungskompensations- und Befehlserzeugungseinheit 88 bereitgestellt, um eine Befehlseingabe 98 der relativen Orientierung des Schwungrads bereitzustellen. Die senkrechten Achsen können sich durch die magnetischen Lagerungen 36 erstrecken, solange die senkrechten Achsen in einer Ebene senkrecht zu den Drehachsen S1, S2 liegen. Wahlweise kann jede der senkrechten Achsen aufeinander senkrecht stehen.

Die Befehlseingabe 91 der relativen Geschwindigkeit wird den Schwungrädern 34, 40 zum Anpassen der Geschwindigkeit bereitgestellt, um das störende Drehmoment zu verringern. Die Befehle zur relativen Orientierung mit der ersten Komponente 94 und der zweiten Komponente 98 werden verwendet, um eine Abweichung der Orientierung der Schwungräder 34, 40, wie von den Drehachsen gemessen, zu korrigieren. Die Befehlseingabe 91 der relativen Geschwindigkeit bezieht sich auch auf die Tatsache, dass eines der Schwungräder 34, 40 bei einer Geschwindigkeit und das andere bei einer leicht niedrigeren oder höheren Geschwindigkeit rotieren kann.

7 veranschaulicht detaillierter die Steuerungskompensations- und Befehlserzeugungseinheit 88 aus 6. Wahlweise kann die Steuerungs- und Kompensationsbefehlseinheit 88 einen Befehl der relativen Geschwindigkeit des Schwungrads und eine analoge Implementierung aufweisen. Dennoch ist in dem Fall eines Befehls der relativen Orientierung des Schwungrads oder einer digitalen Implementierung unter Verwendung entsprechender Beispielsdatenfunktionen ein ähnlicher Aufbau möglich.

Wie veranschaulicht, liefert ein Steuerungskompensationsteil 100 dem Befehlserzeugungsteil 103 einen Steuerungsdrehmomentbefehl 102. Der Steuerungskompensationsteil 100 enthält eine Proportional- und Integralkompensation um einen stabilen Kreislauf zu ermöglichen, der im Stande ist, die Netto-Schwungsraddrehmomente auf Null abzugleichen. Die Steuerungskompensation 100 kann auch Filter, Schätzfunktionen, Differentialkompensatoren, Begrenzer und weitere nicht lineare Elemente sowie eine interne und externe Betriebswahlschaltung enthalten.

Die Betriebswahlschaltung bezieht sich auf die Verwendung eines unterschiedlichen Steuerungsgesetzes, das unten beschrieben wird. Zum Beispiel führen Schubdüsen eines Raumfahrzeugs der Lage des Raumfahrzeugs Störungen zu. Demnach können Schubdüsen, die zu vorher bestimmten Zeitpunkten und in einem vorher bestimmten Umfang gesteuert werden, im Wesentlichen abgeschaltet oder von den Drehmomentsensoren blockiert werden. Diese Steuerung gewährleistet, dass die Drehmomente oder Störungen der Raketenschubdüsen die Drehmomenterfassung nicht beeinträchtigen. Demnach kann das Gerät den Wert vor der Betätigung einer Schubdüse halten und dann fortfahren, nachdem die Betätigung der Schubdüse abgeschlossen ist. Im Allgemeinen werden die weiteren äußeren Störungen (mit der Bezugsziffer 18 in 1 veranschaulicht) von der Betriebswahlschaltung nicht abgeblockt.

Das zu der nominellen Drehachse parallele gemessene Drehmoment 90 (wie in 6 gezeigt) ist eine Eingabe in einen Komparator 104. Die weitere Eingabe in den Komparator 104 ist eine gewünschte Drehmomenteingabe 105. Die gewünschte Drehmomenteingabe 105 ist vorzugsweise gleich Null.

Zusätzlich stellt eine Proportional- und Integralkompensationseinheit 106 die Steuerungsdrehmomentbefehlsausgabe 102 bereit. Die Integral- und Proportionalkompensationseinheit 106 enthält vorzugsweise die Proportionalkompensation, um die relative Geschwindigkeit zur Verringerung des Drehmoments proportional anzupassen. Der Wert der Proportionalkompensation sorgt für eine Verringerung des Drehmoments, würde es aber nicht auf Null regeln. Demzufolge ist die Integralkompensation vorgesehen, um die Proportionalkompensation zu ergänzen, indem die vergangenen und gegenwärtigen Drehmomentwerte im Zeitablauf addiert werden, um einen Vorspannungs-Befehl zu erzeugen, der das verbleibende Drehmoment aufhebt, ohne einen Fehler aufzuweisen. Wenn die Steuerungskompensation nur aus Proportionalkompensation bestünde, müsste die Eingabe von dem Komparator 104 in die Proportional- und Integralkompensationseinheit 106 Null betragen. Nur Proportionalkompensation zu verwenden, würde das Drehmoment nicht auf Null regeln. Vorzugsweise wird die Integralkompensation zusammen mit der Proportionalkompensation verwendet, da die Proportionalkompensation die Gesamtkompensation stabilisiert, wenn sie mit der Integralkompensation verwendet wird. Die Ausgabe des Komparators 104 ist ein Drehmomentfehler 107, der die Eingabe in die Proportional- und Integralkompensationseinheit 106 bildet.

Die andere Hälfte der 7 enthält den Befehlserzeugungsteil 103, der eine Funktionseinheit 108 bereitstellt. Der Befehlserzeugungsteil 103 stellt eine Einheitsumwandlung bereit. Zusätzlich beruht der Befehlserzeugungsteil 103 auf den physikalischen Beziehungen zwischen den Variablen. Die Funktionseinheit 108 wandelt das Steuerungsdrehmoment 102 von dem Steuerungskompensationsteil 100 auf der Basis der physikalischen Beziehungen zwischen den Variablen, beispielsweise zwischen dem Steuerungsdrehmoment und der zeitbezogenen Änderung der relativen Geschwindigkeit in einen geeigneten Befehl an das Schwungrad um. Diese Variablen können auch das Drehmoment und die relative Radgeschwindigkeit enthalten.

Zu diesem Zweck ist auch ein Integrierer 110 bereitgestellt. Die Funktionseinheit 108 stellt dem Integrierer 110 eine Ausgabe 111 bereit, die dem Befehl der zeitbezogenen Änderung der relativen Geschwindigkeit entspricht, um eine Ausgabe 112 für das Schwungrad der Eingabe des Befehls der relativen Geschwindigkeit zu erzeugen. Die Funktionseinheit 108 bildet den Kehrwert der Summe des nominellen Massenträgheitsmoments I1 des ersten Schwungrads 60 und des nominellen Massenträgheitsmoments I2 des zweiten Schwungrads 62.

In einer nicht gezeigten digitalen Implementierung kann eine Verbesserung zur Berücksichtigung einer zentrifugalen Ausdehnung der Rotoren gemacht werden, indem die Werte der nominellen Massenträgheitsmomente I1, I2 in der befehlserzeugenden Funktion 108 durch Werte ersetzt werden, die auf Grundlage von gemessenen Radgeschwindigkeiten berechnet wurden.

8 veranschaulicht eine verallgemeinerte Übersicht der Schnittstellen und des Aufbaus der Schwungräder mit den Befehlseingängen 91 für die relative Geschwindigkeit und den Befehlseingängen 94, 98 für die relative Orientierung, wie in 6 veranschaulicht. Diese Eingaben 91, 94, 98 werden einer Schwungradsteuerungselektronikeinheit 120 zugeführt. Der Befehl 91 der relativen Geschwindigkeit kann auch als Befehl einer zeitbezogenen Änderung der relativen Geschwindigkeit, als Leistungsteilungsbefehl oder als Drehmomentbefehl mit geeigneten Änderungen bei der externen Steuerungskompensation (siehe 7) implementiert werden. Zum Beispiel kann ein Leistungsteilungsbefehl unter Verwendung der Schwungradsteuerungselektronik 120 implementiert werden. Die Schwungradsteuerungselektronik 120 würde vorzugsweise eine Verknüpfungssteuerung enthalten. Die Schwungräder 34, 40 erzeugen eine zu der Geschwindigkeit und der Änderungsrate der Geschwindigkeit proportionale Leistung. Demnach würde beispielsweise, wenn 1000 Watt von den zwei Rotoren erzeugt würden, eine ausgeglichene Leistungsteilung jeweils 500 Watt betragen. Wenn jedoch 490 Watt von einem Rotor und 510 Watt von dem anderen Rotor entnommen würden, würde ein Leistungsunterschied aufgrund der unausgeglichenen Leistungsteilung auftreten, was ein Drehmoment verursachen würde. Dies würde über die Zeit den gleichen Effekt haben, wie er durch unterschiedliche Geschwindigkeit erzeugt wird. Demnach können Anpassungen des Schwungradpaares 34, 40 gemacht werden, indem angepasst wird, wie viel Leistung das Schwungrad erzeugt und/oder aufnimmt. Dies kann die relativen Drehmomente anpassen, um die Störungen des Fahrzeugs zu korrigieren.

Motor/Generatorsignale 121 sind zwischen der Schwungradsteuerungselektronik 120 und der Schwungradleistungselektronik 122 vorgesehen. Zusätzlich werden magnetische Lagerungssignale 123 zwischen der Schwungradsteuerungselektronik 120 und der Schwungradleistungselektronik 122 geleitet. Die magnetischen Lagerungssignale 123 werden den magnetischen Lagerungen 36 über die Schwungradleistungselektronik 122 entlang der Verbindungen 124 übermittelt. Die Schwungradleistungselektronik 122 stellt auch Verbindungen 126 zu den Motoren/Generatoren 38 bereit.

Eine alternative Anordnung ist in 9 gezeigt. In diesem Beispiel werden drei orthogonale Schwungradpaare verwendet, wobei jedes Paar entlang einer orthogonalen Achse angeordnet ist. Die allgemein mit 130 bezeichnete Drehmomentsensor- und Verarbeitungseinheit ist ein alternatives Beispiel des Drehmoment- und Erfassungs-Verarbeitungsblocks 81 in den 5 und 6. Dieses Beispiel der Drehmomentsensor- und Verarbeitungseinheit verwendet eine 9-Eingaben-, 3-Ausgabenverteilungsmatrix 132, um das Gesamtdrehmoment um jede der drei orthogonalen Achsen X, Y und Z zu berechnen. Das gesamte X-Achsendrehmoment 134 wird einer Steuerkompensationseinheit 88 zugeführt. Gleichermaßen werden das gesamte Y-Achsendrehmoment 136 und das gesamte Z-Achsendrehmoment 138 auch den Steuerungseinheiten 88 zugeführt. Die gesamten Achsendrehmomente 134, 136, 138 werden verwendet, um Befehle 91 der relativen Geschwindigkeit für die Schwungradpaare, die in 9 mit 140, 141 und 142 bezeichnet sind, zu erzeugen, wie es mit Bezug auf 6 und 8 diskutiert wurde. Die relative Orientierungsfähigkeit der Schwungradpaare 140, 141, 142 wird jedoch nicht benötigt, was zu einem einfacheren und kostengünstigeren Schwungraddesign führt. Dadurch kann die relative Geschwindigkeit eines jeden Paares derart gesteuert werden, dass eine Dreiachsenkorrektur erreicht wird.

10 veranschaulicht die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Schwungradstörungsausgleich unter Verwendung von Fahrzeuglagesensoren 150 bereitgestellt wird. Ein Feedback wird verwendet, um mechanische Schwungradstörungen automatisch auszugleichen. Zum Beispiel zeigt 10 die Verwendung der vorhandenen Fahrzeuglagesteuerungssensoren 150, um mechanische Schwungradstörungen durch Verwendung einer Feedbackschleife 151 für das Lagesteuerungsgesetz 22, wie in 2 gezeigt, automatisch abzugleichen. Zusätzlich wird das herkömmliche Fahrzeuglagesteuerungssystem durch Hinzufügen eines Steuerungsverteilungsgesetzes 152 zwischen das Lagesteuerungsgesetz 22 und die Fahrzeugsteuerungsaktuatoren geändert, welche als Reaktionsräder 26 gezeigt sind. Das Steuerungsverteilungsgesetz 152 wird bereitgestellt, um die Schwungräder 34, 40 und die Reaktionsräder 26 derart zu koordinieren, dass gemeinsam das störende Drehmoment verringert wird.

Das Steuerungsverteilungsgesetz 152 ist in einer in 11 dargestellten Ausführungsform detaillierter gezeigt. Das Steuerungsverteilungsgesetz 152 veranschaulicht den Fall eines Befehls der relativen Geschwindigkeit eines Schwungrades und verwendet eine analoge Implementierung. Dennoch ist ein ähnlicher Aufbau für den Fall eines Befehls einer relativen Orientierung eines Schwungrads, sowie einer digitalen Implementierung unter Verwendung entsprechender Beispielsdatenfunktionen möglich. Das detaillierte Steuerungsverteilungsgesetz 152 in 11 hat eine zweite Ausgabe, die verwendet wird, die Schwungradgeschwindigkeitsdifferenz zu steuern.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Steuerungsverteilungsgesetz einen komplementären Filter 154, der einen Tiefpassfilter F(s) 156 in dem mit dem Schwungradpaar verbundene Pfad sowie dessen Komplement 1-F(s) 158 in dem mit dem Fahrzeugsteuerungsaktuator oder den Reaktionsrädern 26 verbundenen Pfad. Die Funktion des komplementären Filters 154 ist es, den langfristigen Durchschnitt des Fahrzeuglagedrehmoments 160 über einen Schwungraddrehmomentbefehl 162 zu den Schwungrädern und die transiente Komponente des Fahrzeuglagedrehmoments über einen Reaktionsraddrehmomentbefehl 164 zu den Fahrzeugsteuerungsaktuatoren, den Reaktionsrädern 26 zu leiten. Das Fahrzeuglagedrehmoment 160 kann von den Schwungrädern 34, 40 oder den Reaktionsrädern 26 oder von einer Kombination beider implementiert werden. Demnach wird die hochfrequente, kurzzeitige Komponente des Fahrzeuglagedrehmoments von den Reaktionsrädern 26 gehandhabt. Gleichermaßen werden der langfristige Durchschnitt und die Störungen von den Schwungrädern 34, 40 absorbiert. Demnach weist der komplementäre Filter 154 zwei Teile F(s) 156 und 1-F(s) 158 auf, die gleich 1 sind, wenn sie addiert werden, so dass der komplementäre Filter 154 eine Verteilung des Lagesteuerungsdrehmomentbefehls 160 bereitstellt. Somit werden beispielsweise vorübergehende Effekte, wie das Takten der Solarzellenanordnung von den Reaktionsrädern 26 gehandhabt, wobei Schwerkraftgradienten und weitere langfristige Störungen von den Schwungrädern 34, 40 absorbiert werden. Das ergibt sich, weil die Schwungräder 34, 40 im Allgemeinen eine sehr große Impulsverarbeitungsfähigkeit haben. Demnach schöpft die vorliegende Erfindung diese Fähigkeit aus.

Durch Setzen der Übergangs- oder Durchtrittsfrequenz in dem komplementären Filter 154 auf eine Frequenz ausreichend unterhalb der Bandbreite des Fahrzeuglagesteuerungsgesetzes hat das Hinzufügen des Steuerungsverteilungsgesetzes 152 einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Leistung oder die Stabilität des Fahrzeuglagesteuerungsgesetzes 22. In einer Raumfahrzeuganwendung würde die Übergangsfrequenz des komplementären Filters 154 oberhalb der Orbitfrequenz oder der Frequenz der vorherrschenden äußeren Störung gesetzt werden.

Der langfristige Durchschnitt des Fahrzeuglagesteuerungsdrehmoments stellt ein Maß der Netto-Störung des Fahrzeugs bereit, die einen Beitrag von den Schwungrädern und einen Beitrag von äußeren Störungsquellen enthält. Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, den Einfluss des Schwungradenergiespeicherungssystems auf das Fahrzeug ACS zu minimieren, indem die Fahrzeugsteuerungsreaktionsräder davon entlastet werden, ein Netto-Moment speichern zu müssen, das aus der Schwungradunausgeglichenheit resultiert.

Jedoch hat die Erfindung auch den Nutzen, die Schwungräder mit deren typischer großer Impulsfähigkeit zu verwenden, um zumindest einen Teil des Impulses zu speichern, der aus den äußeren Störungen resultiert. Das zweite Merkmal verringert ferner die Anforderungen an die Reaktionsräder.


Anspruch[de]
System zur Verringerung von mechanischen Störungen durch Energiespeicher-Schwungräder (32) in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wobei das System umfasst:

– ein Dynamiksteuerungsmittel (16) zur Steuerung des dynamischen Betriebs des Fahrzeugs;

– ein Fahrzeuglageerfassungsmittel (150) zur Erfassung von eine Lage des Fahrzeugs beeinflussenden Störungen, das eine die Störung anzeigende Ausgabe bereitstellt;

– ein Lagesteuerungsmittel (20, 22), das dazu eingerichtet und angeordnet ist, die Ausgabe des Erfassungsmittels (150) zu empfangen und ein Lagesteuerungsausgangssignal bereitzustellen;

– ein Verteilungssteuerungsmittel (152), das dazu eingerichtet und angeordnet ist, das Lagesteuerungsausgangssignal von dem Lagesteuerungsmittel (20, 22) zu empfangen, um durch die Bereitstellung einer ersten Ausgabe und einer zweiten Ausgabe ein Drehmoment zu verteilen;

– ein Paar von sich gegenläufig drehenden Energiespeicher-Schwungrädern (32), die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die erste Ausgabe des Verteilungssteuerungsmittels (152) zu empfangen und dem Dynamiksteuerungsmittel (16) ein verringertes Netto-Schwungraddrehmoment bereitzustellen; und

– ein Steuerungsaktuatormittel (26), das dazu eingerichtet und angeordnet ist, die zweite Ausgabe des Verteilungssteuerungsmittels (152) zu empfangen und dem Dynamiksteuerungsmittel (16) ein Steuerungsdrehmoment bereitzustellen, wobei das Lageerfassungsmittel (150), das Lagesteuerungsmittel (20, 22), das Verteilungssteuerungsmittel (152), das Paar von Schwungrädern (32) und das Steuerungsaktuatormittel (26) eine Feedback-Schleife (151) mit dem Dynamiksteuerungsmittel (16) bilden.
System nach Anspruch 1, bei dem das Verteilungssteuerungsmittel (152) zwischen einem Mittel (22) zum Anwenden eines Lagesteuerungsgesetzes und dem Steuerungsaktuatormittel (26) angeordnet ist. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Verteilungssteuerungsmittel (152) mit dem Lagesteuerungsmittel (20, 22) verbunden ist, um ein Drehmoment zwischen den Schwungrädern (32) und dem Steuerungsaktuatormittel (26) zu verteilen, und das ferner ein Mittel zum Verteilen eines langfristigen Durchschnittswerts eines Fahrzeuglagedrehmoments auf die Schwungräder (32) sowie eines Übergangsdrehmoments auf das Steuerungsaktuatormittel (26) umfasst. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Verteilungssteuerungsmittel (152) ferner umfasst:

– ein Mittel zur Steuerung einer Schwungradgeschwindigkeitsdifferenz und/oder

– ein Mittel zur Steuerung einer Zeitrate einer Änderung der Schwungradgeschwindigkeitsdifferenz und/oder

– ein Mittel zur Steuerung einer Leistungsteilung zwischen den Schwungrädern (32) und/oder

– ein Mittel zur Steuerung einer Drehmomentdifferenz zwischen den Schwungrädern (32) und/oder

– ein Mittel zur Steuerung einer relativen Orientierung der Schwungräder (32) und/oder

– ein Mittel zur Steuerung einer Zeitrate der Änderung einer relativen Orientierung der Schwungräder (32).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Verteilungssteuerungsmittel (152) ferner umfasst:

– einen komplementären Filter (154) mit einem Tiefpassfilter F(s) (156), der in einem mit dem Paar von sich gegenläufig drehenden Energiespeicher-Schwungrädern (32) verbundenen Pfad angeordnet ist, und einem Komplement 1-F(s) (158), das in einem mit dem Steuerungsaktuatormittel (26) verbundenen Pfad angeordnet ist.
System nach Anspruch 5, bei dem der komplementäre Filter (154) einen langfristigen Durchschnitt eines Fahrzeugsteuerungsaktuatordrehmoments an die Schwungräder (32) und eine Übergangskomponente des Fahrzeugsteuerungsaktuatordrehmoments an den Fahrzeugsteuerungsaktuator (26) leitet, wobei die Summe gleich einem Fahrzeuglagesteuerungsdrehmomentbefehl ist. System nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem der komplementäre Filter (154) eine Übergangsfrequenz hat, die ausreichend unter der Bandbreite des Fahrzeugsteuerungsgesetzes liegt. System nach Anspruch 7, bei dem die Übergangsfrequenz in dem komplementären Filter (154) so eingestellt ist, dass sie über einer Orbitfrequenz des Fahrzeugs und/oder über einer Frequenz vorherrschender äußerer Störungen liegt, und/oder bei dem ein langfristiger Durchschnitt des Fahrzeuglagesteuerungsdrehmoments ein Maß der Netto-Störungen an dem Fahrzeug ist. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches ferner umfasst:

– ein elektrisches Antriebssubsystem (12), das an dem Fahrzeug angeordnet sein kann, wobei das Paar von Schwungrädern (32) elektrisch mit dem elektrischen Antriebssubsystem (12) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Fahrzeuglageerfassungsmittel (150) mindestens eine Einrichtung umfasst, die aus einer Gruppe bestehend aus einem Gyroskop, einem Sonnensensor, einem Sternsensor, einem Erdsensor, einem Magnetometer und einem Horizontsensor ausgewählt ist.






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