Устройство для управления транспортным средством

 

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока автономных транспортных средств, например электромобилей. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство для управления транспортным средством содержит включенный между одними из выводов основного источника 5 питания и якоря двигателя 1 постоянного тока независимого возбуждения импульсный преобразователь 4 напряжения , к входам блока 50 управления которым подключены выходы задатчика 51 скорости транспортного средства, датчика 52 тока якоря и логического переключающего узла 53, реверсор, к входам блока 25 управления которым подключены выходы компаратора 32 минимального тока возбуждения и через § (/}

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 60 L 15/04

/, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕтельстВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4091909/27-11 (22) 09.07.86 (46) 15.06.88. Бюл. №- 22 (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского института электромеханики (72) И.Б.Доржинкевич, А.С.Ройтман, А.С.Мидлер и Э.А.Бикикноль (53) 621. 314. 57 (088.8) (56) Выложенная заявка ФРГ № 2757872, кл. В 60 L 15/04, 29.06.78. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ TPAHCII0PTHblM СРЕДСТВ011 (57) Изобретение относится к электроприводу постоянного тока автоном..Я0„„1402452 А I ньгх транспортных средств, например электромобилей. Цель изобретения— повышение надежности. Устройство для управления транспортным средством содержит включенный между одними из выводов основного источника 5 питания и якоря двигателя 1 постоянного тока независимого возбуждения импульсный преобразователь 4 напряжения, к входам блока 50 управления которым подключены выходы эадатчика

51 скорости транспортного средства, датчика 52 тока якоря и.логического переключающего узла 53, реверсор, к входам блока 25 управления которым подключены выходы компаратора 32 минимального тока возбуждения и через

1402452 логический элемент И 31 и коммутатор

34 выходы переключателя 49 направлений движения транспортного средства, механически связанные с задатчиком 51 скорости и блок-контактами

60 и 61 педали управления ходовым

58 и тормозным 59 режимами работы транспортного средства, подключенный входом к выходу датчика 52 тока якоря блок 69 ограничения тока якоря,, выход которого через управляемый

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока автономных транспортных средств, например электромобилей.

Цель изобретения — повышение надежности.

На чертеже показана структурная схема устройства для управления транспортным средством.

Устройство содержит электродви- 10 гатель 1 постоянного тока с независимой обмоткой 2 возбуждения, подключенный через нормально разомкнутые контакты 3 тормозного контактора и импульсный преобразователь 4 напряжения к основному источнику 5 пита I ния. Параллельно якорю электродвигателя 1 и контактам 3 тормозного контактора подключен обратный диод

6, а вход импульсного преобразова- 20 теля 4 напряжения и один из выводов якоря электродвигателя 1 связаны между собой через диод 7. Переключающиеся контакты 8 и 9 реверсора соединены с обмоткой 2 возбуждения, которая через регулятор тока возбуждения, выполненный в виде транзистора 10, связана с зажимами основного источника 5 питания. Параллельно обмотке 2 возбуждения через контакты 30

8 и 9 реверсора включен обратный диод 11 а обмотка 2 возбуждения подключена к основному источнику 5 питания через фильтр, состоящий из дросселя 12 и конденсатора 13. Парал- 3 лельно транзистору 10 подсоединены диод 14 и цепь, содержащая последовательно включенные диод 15 и конденсатор 16. Катоды диодов 11 и 15 ключ 70 связан с третьим входом блока 68 управления регулятором тока возбуждения, тормозной контактор, силовой контакт 3 которого включен между другими выводами основного источника 5 питания и якоря двигателя

1, а один из выводов блок-контакта

43 связан с входом логического элемента И-HE 42, выход которого через элемент 44 задержки связан с логическим элементом И-НЕ 45, 1 ил.

2 связаны между собой через резистор

17. Транзистор 10 соединен с формирователем 18 импульсов, вход которого через оптрон 19 и диоды 20 и 21 связан с выходом логических элементов

И 22 и 23. Катушка 24 реверсора соединена с выходом блока 25 управления реверсором, который состоит из усилителя 26 и логических элементов

И-НЕ 27-30. Выход логического элемен-та И-НЕ 27 соединен с входом усилителя 26 и одним из входов логического элемента И.-НЕ 28, другой вхоц которого подключен K выходу логического элемента И-НЕ 29. Выход логического элемента И-НЕ 28 соединен с одним из входов логического элемента И-HE 27, другой вход которого подключен к выходу логического элемента И-HE 30, с которым соединен один из входов логического элемента

И-НЕ 29, Один из входов логического элемента И-НЕ 30 и другой вход логического элемента И-HE 29 являются одним из входов блока 25 управления реверсором, другим входом которого является другой вход логического элемента И-НЕ 30, с которым соединен выход логического элемента И 31, Один из входов блока 25 управления реверсом подключен к выходу компаратора 32 минимального тока возбуждения, вход которого соединен с датчиком 33 тока возбуждения. Входы логического элемента И 31 и первый и BTG рой входы логического элемента И 23 соединены с первым и вторым выходами коммутатора 34, третий и четвертый выходы которого соединены соответст1402452 логических элементов И 22 и 23 подключены к выходу компаратора 35 скважности, а их четвертые входы сое5 динены соответственно с одними из выводов замыкающих 36 и размыкающих

30

50 венно с первым и вторым входами логического элемента И 22. Третьи входы

37 контактов реверсора. Первые входы логических элементов И-НЕ 38-41, из которых состоит коммутатор 34, образуют входы коммутатора 34, при этом первые и вторые попарно объединены между собой соответственно у логичес ких элементов И-HE 38 и 41, 39 и 40,40 и 38, 41 и 39. Выходы логических элементов И-НЕ 38-41 являются выходами коммутатора 34. Объединенный вход логического элемента И-НЕ 42 соединен с одним из выводов блок-контакта 43 тормозного контактора, а выход связан через элемент 44 задержки с объединенным входом логического элемента

И-HE 45 и одним из входов логического элемента И-НЕ 46. Выход логического элемента И-НЕ 45 через элемент

47 задержки подключен к одному из входов логического элемента И-НЕ 48 °

Выходы логических элементов И-НЕ 46 и 48 соединены соответственно с одними из входов коммутатора 34, другие входы которого соединены с выходами переключателя 49 направлений движения транспортного средства. Входы блока

50 управления импульсным преобразователем напряжения. соединены с выходами задатчика 51 скорости, датчика

52 тока якоря и логического переключающего узла 53. Последний содержит компаратор 54 тока возбуждения и логические элементы И-НЕ 55-57. Входы логического элемента И-НЕ 55 соединены с выходами логических элементов

И-НЕ 56 и 57. Одни из входов логических элементов И-НЕ 56 и 57 подключены к выходу компаратора 54 тока возбуждения. Другие входы логического элемента И-HE 56, другой вход логического элемента И-НЕ 57 и вход компаратора 54 тока возбуждения являются входами логического переклю» чающего узла 53. Задатчик 51 скорости механически связан с педалями управления ходовым 58 и тормозным 53 режимами работы транспортного средства, каждая из которых соответственно связана с блок-контактами 60 и

61. Катушка 62 тормозного контактора соединена с выходом блока 63 уп10

55 равления контактором, который содержит усилитель 64, к входу которого подключен выход логического элемента

65, соединенного одним из входов с выходом логического элемента И-НЕ 66.

Объединенный вход последнего и другой вход логического элемента И 65 являются соответственно одним и другим входами блока 63 управления тормозным: контактором. Другой вход логического элемента И-НЕ 48, первый вход логического переключающего узла 53 и один из входов блока 63 управления тормозным контактором соединены с одним из выводов блок-контакта 61 педали 59 управления тормозным режимом. Другой вход логического элемента И-НЕ 46 связан через элемент 67 задержки с одним из выводов блок-контакта 60 педали 58 управления ходовым режимом, с которым соединены другой вход блока 63 управления тормозным контактором и второй вход логического переключающего узла 53, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с объединенным входом логического элемента И-НЕ 45 и с выходом датчика 33 тока возбуждения. Вход компаратора 35 скважности подключен к выходу блока 68 управления регулятором тока возбуждения, первый вход которого соединен с выходом датчика

33 тока возбуждения, а второй — с выходом задатчика 51 скорости.

Выход датчика 52 тока якоря подключен к входу блока 69 ограничения тока якоря, выход которого связан через управляемьй ключ 70 с третьим входом блока 68. При этом управляющий вход ключа 70 соединен с выходом логического элемента И-НЕ 45. Блок 69 ограничения тока якоря содержит операционный усилитель 71, один из входов которого связан с задатчиком 72 опорного напряжения, а другой соединен с выходом датчика 52 тока якоря.

Один из выводов контактов 36, 37, 43, 60 и 61 и выходы переключателя 49 через резисторы 73-79 связаны с одним из выводов вспомогательного источника питания, с другим выводом которого соединены другие выводы указанных блок-контактов и вход переключателя

49.

Устройство для рекуперативного торможения транспортного средства работает следующим образом.

1402452

Для обеспечения режима движения

"Вперед" переключатель 49 устанавливается в верхнее положение, в результате чего на первом и третьем выходах коммутатора 34 формируется сигнал "1". После нажатия педали 58 управления ходовым режимом блок-контакт 60 размыкается и на другом входе блока 63 управления тормозным контактаром устанавливается сигнал

"1", который обеспечивает подачу питания к катушке 62 тормозного контактора. Последний включается и замыкает свой силовой контакт 3 и блокконтакт 43. В результате этого на выходе логического элемента И-HE 42 и на обоих входах логического элемента И-НЕ 46 появляется сигнал "1".

В результате на четвертом выходе коммутатора 34 появляется "1", На первый, второй и четвертый входы логического элемента И 22 приходят "1", что разрешает прохождение сигнала с выхода блока 68 управления регулято" ром тока возбуждения через компаратор 35 скважности, логический элемент И 22,диод 20, оптрон 19, формирователь 18 импульсов к входу транзистора 10. Транзистор 10 включается и через обмотку ? возбуждения двигателя начинает нарастать ток. Сигнал "О" с второго выхода коммутатора

34 через логический элемент И 31 сохраняет катушку 24 реверсара в обесточенном состоянии. После достижения током возбуждения заданной величины на выходе компаратора 54 фор" мируется сигнал "1". Тогда на все входы логического элемента И-НЕ 56 приходят сигналы "1" и на выходе

Формируется сигнал "О", а на выходе логического элемента И-НЕ 55 — сигнал "1", который дает разрешение через блок 50 управления на включение в работу импульсного преобразователя 4 напряжения. При замкнутом состоянии импульсного преобразователя

4 ток якоря протекает по цепи: основной источник 5 питания — импульсный преобразователь 4 — датчик 52 тока якоря — якорь электродвигателя 1 силовой контакт " тормозного контактора — основной источник 5 питания.

В интервалах разомкнутого состояния импульсного преобразователя 4 ток якоря электродвигателя замыкается через обратный диод 6. Необходимая величина среднего значения тока якоря устанавливается сигналом от задатчика 51 скорости, а его стабилизация на заданном уровне обеспечивается благодаря обратной связи по току якоря. Аналогично благодаря связи задатчика 51 скорости с блоком

68 обеспечивается задание тока возбуждения, à его стабилизация достигается за счет обратной связи по току возбуждения. Таким образам, педалью 58 устанавливается необходимая интенсивность разгона и обеспечивается требуемый режим движения транспортного средства.

Переход в режим рекуперативного торможения транспортного средства осуществляется путем отпускания педали 58 и нажатия педали 59 управления тормозным режимом. При этом блок-контакт 60 замыкается, а блокконтакт размыкается, в результате чего сигнал "0" на втором входе логического переключающего узла 53 че25 рез блок 50 накладывает запрет на работу импульсного преобразователя

4. Одновременно сигнал "1" через усилитель 64 блока 63 обесточивает катушку 62 тормозного контактора, благодаря чему размыкаются его силовой контакт 3 и блок-контакт 43. После замыкания блок-контакта 60 с выдержкой времени, определяемой элементом

6? задержки, на другом входе логического элемента И-НЕ 46 формирует35 ся сигнал 0, а на его выходе — curl1 tf нал "1". По сигналу с коммутатора 34 логический элемент И 22 через оптрон 19 снимает сигнал управления и пре4 рывает протекание тока возбуждения через транзистор 10. Ток возбуждения начинает спадать по цепи. "контакт

9 — диод 11 — контакт 8 — датчик 33 тока возбуждения. С выдержкой време45 ни, создаваемой элементами 44 и 47 задержки, на обоих входах логического элемента И-НЕ 48 формируется сигнал "1", а на его выходе — сигнал

"0". В результате через логический элемент И 31 "1" приходит на другой

50 вход блока 25 управления. Если к этому времени ток возбуждения спадает до нуля, переключается компара° тор 32, создающий сигнал "1" на одном из входов блока 25 управления.

В результате этого на выходе логического элемента И-НЕ 27 формируется сигнал "1", который через усилитель

26 подает питание к катушке 24 ре1402452

25

55 версора, который включается и размыкает контакт 37, замыкает контакт 36 и переключает контакты 8 и 9. После размыкания контакта 37 сигнал управления с выхода блока 68 через компаратор 35, логический элемент И 23, диод 21, оптрон 19 и формирователь

18 поступает к входу транзистора 10.

Последний включается и через обмотку

2 возбуждения начинает протекать ток обратной полярности. После нарастания тока возбуждения до заданной величины переключается компаратор 54 и через блок 50 управления поступает разрешение на включение в работу импульсного преобразователя 4. Под действием ЭДС якоря электродвигателя в замкнутом контуре через якорь электродвигателя 1, диод 7, импульсный преобразователь 4, датчик 52 тока якоря начинает нарастать ток.

После нарастания тока до заданной величины импульсный преобразователь

4 выключается. Запасенная в индуктивности цепи якоря электродвигателя энергия передается в основной источник 5 питания по цепи: якорь электродвигателя 1 — диод 7 — основной источник 5 питания — диод 6 датчик 52 тока якоря — якорь электродвигателя 1. Таким образом осуществляется рекуперативное торможение транспортного средства. Интенсивность торможения зависит от среднего значения тока якоря и величины тока возбуждения, которые в свою очередь определяются скважностью работы соответственно импульсного преобразователя 4 и транзистора 10. При этом управление работой как импульсного преобразователя 4, так и транзистора 10 осуществляется сигналом с выхода задатчика 51 скорости, ме,ханически связанного с педалью 59.

Ь режиме рекуперативного торможения сигнал "1" с выхода логического -элемента 4 И-НЕ 45 включает ключ

70, который соединяет третий вход блока 68 управления регулятором тока возбуждения с выходом блока 69 ограничения тока якоря. Как только величина сигнала, поступающего от датчика 52 тока якоря к инверсному входу операционного усилителя 71, превышает величину опорного напряжения, снимаемого с задатчика 72, на выходе блока 69 появляется напряжение, которое обеспечивает уменьшение тока возбуждения и, соответственно, снижение тока якоря до заданной величины. Для прекращения процесса рекуперативного торможения педаль

59 отпускается. В результате этого блок-контакт 61 замыкается и логический переключающий узел 53 дает команду на запрет работы импульсного преобразователя 4, а логический элемент И 23 снимает управление с транзистора 10 ° Ток возбуждения начинает уменьшаться. После уменьшения его до нуля переключается компаратор 32, который обеспечивает катушку 24 реверсора и возвращает его контакты в исходное состояние.

Для движения "Назадп переключатель 49 режимов движения переводится в противоположное положение. При этом после нажатия педали 58 включается реверсор и ток в обмотке возбуждения начинает протекать в направлении, противоположном по сравнению с режимом движения "Вперед" ° В остальном устройство работает так же, как и для режима движения "Вперед".

В этом режиме движения после нажатия педали 59 отключается тормозной контактор 62, а затем по сигналу с коммутатора 34 отключается реверсор

24 и происходит реверсирование тока возбуждения. В дальнейшем включается в работу импульсный преобразователь

4 и происходит рекуперативное торможение транспортного средства.

Повышение надежности работы устройства достигается следующим обра- зом. Так, если после нажатия педали

59 вследствие неисправности цепей управления или заливания силовых контактов 3 тормозной контактор не отключится, то сохранится замкнутым его блок-контакт 43. В этом случае логический сигнал на выходе логического элемента И-НЕ 48 сохранится неизменным, что обеспечит запрет на реверс тока возбуждения.

После отпускания педали 58, чтобы исключить возрастание тока якоря, вызванное уменьшением тока возбуждения, и обеспечить нормальную работу контакта 3, логический элемент .на один из входов .коммутатора

34 подается с задержкой, определяемой элементом 67.

Для исключения возможности повреждения контактов 8 и 9 реверсора

t402452

10 предусмотрено их переключение только в обесточенном состоянии. Для достижения этого в устройство введены элементы 44 и 47 задержки, которые определяют выдержку времени, цредставляемую для снижения тока возбужцения до нуля, после чего по команде с выхода логического элемента И-НЕ 48 формируется команда на переключение реверсора в другое положение. Кроме того, контакты 36 и

37 реверсора накладывают запрет на управление работой транзистора 10, нока не будет завершено переключение реверсора в требуемое положение.

Для обеспечения экстренного торможения допускается нажатие педали

59 при одновременно нажатой педали

58. В этом случае команда на реверс тока возбуждения поступает к логическому элементу И-HE 46 от блокконтакта 43 тормозного контактора через логический элемент И-НЕ 42 и элемент 44 задержки. Однако, если после прекращения торможения педаль

"Тормоз" отпускается, а педаль "Ход" сохраняется нажатой, требуется дополнительный запрет на включение импульсного преобразователя 4 на время, необходимое для реверса тока возбуждения, В противном случае транспортное средство вместо движения вперед начнет двигаться назад. Такой запрет обеспечивает связь третьего входа логического переключающего узла 53 с выходом элемента 44 задержки.

LC-фильтр, образованнй дросселем

12 и конденсатором t3, RC-фильтр, образованный резистором 17 и конденса40 тором 16, а также диоды 14 и 15 обеспечивают защиту транзистора 10 от коммутационных перенапряжений, возникающих в цепях якоря и обмотки возбуждения электродвигателя.

Формула изобретения

Устройство для управления транспортным средством, содержащее включенный между одними из выводов основ-,. 60 ного источника питания и якоря двигателя постоянного тока независимого возбуждения импульсный преобразователь напряжения, к входам блока управления которым подключены выходы задатчика скорости транспортного средства, датчика тока якоря и логического переключающего узла, реверсор, к одному из входов блока управления которым подключен выход компаратора минимального тока возбуждения, соединенного входом с датчиком тока возбуждения, регулятор тока возбуждения, один из выводов которо" го соединен с другим выводом основного источника питания, а другой вывод через первый контакт реверсора связан с одним из выводов обмотки возбуждения двигателя, другой вывод которой через второй контакт реверсора связан с одним из выводов основного источника питания, механически связанные с задатчиком скорости и размыкающими блок-контактами педали управления ходовым и тормозным режимами работы транспортного средства, тормозной контактор, силовой контакт которого включен между другими выводами основного источника питания и якоря двигателя, подключенный одними из входов к выходам переключателя направления движения транспортного средства коммутатор, управляемый ключ и вспомогательный источник питания, причем блок управления регулятором тока возбуждения подключен одним из входов к выходам задатчика скорости и датчика тока возбуждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено элементами задержки, логическими элементами И и И-НЕ и подключенным входом к выходу датчика тока якоря блоком ограничения тока якоря, выход которого через управляемый ключ связан с другим входом блока управления регулятором тока возбуждения, выход которого связан с первыми входами первого и второго логических элементов И, выходы которых связаны с управляющим входом регулятора тока возбуждения, вторые входы — с одним из выводов вспомогательного источника питания и через соответственно третий и четвертый контакты реверсора — с другим выводом вспомогательного источника питания, с которым через размыкающий блок-контакт педали управления ходовым режимом связаны вход первого элемента задержки и первый вход логического переключающего узла, через размыкающий блок-контакт педали управления тормозным режимом — второй вход логического переключающего узла и один из входов первого логического

02452

Составитель Л.Резникова

Техред ц.Дидык Корректор С.Шекмар

Редактор M.Ïåòðoâà

Заказ 2812/10

Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произв< лственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

14

11 элемента И-НЕ и через замыкающий блок-конакт тормозного контактора вход второго логического элемента

И-НЕ, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, соединенного выходом с входом третьего логического элемента И-НЕ, одним из входов четвертого логического элемента И-НЕ и третьим входом логического переключающего узла, четвертый вход которого подключен к выходу датчика тока возбуждения, причем другие входы коммутатора соединены с выходами первого и четвертого логических элементов И-НЕ, первый выход — с третьим входом второго и одним из

12 входов третьего логических элементов И, второй выход — с четвертым входом второго и другим входом третьБ его логических элементов И, а третий выход — с третьим входом первого логического элемента И, при этом выходы первого элемента задержки и третьего логического элемента И соединены соответственно с другим входом чет13 вертого логического элемейта И-HE u другим входом блока управления реверсором,а выход третьего логического элемента И-НЕ через третий элемент

15 задержки связан с другим входом первого логического элемента И-НЕ и соединен с управляющим входо управляемого ключа,