Устройство для управления электроприводом транспортного средства с тяговыми двигателями, преимущественно независимого возбуждения

 

Использование: транспортные средства с двумя ведущими колесами с индивидуальными электроприводами, например инвалидные коляски, электропогрузчик и т.п. Сущность изобретения: с целью уменьшения разряда аккумуляторной батареи при стоянке транспортного средства в указанное нерабочее время питание обмоток независимого возбуждения блокируется. С помощью одного и того же время-задающего узла обеспечиваются малая выдержка времени на включение якорных цепей и большая выдержка времени на отключение обмоток возбуждения на время торможрния. Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключения с временем торможения транспортного средства . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 В 60 1. 15/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4883283/11 (22) 16,11.90 (46) 07,10.92. Бюл. ¹ 37 (75) Б.С.Бройдо (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1691168, кл. В 60 L 15/04, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА С ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НЕЗАВИСИМОГО

ВОЗБУЖДЕНИЯ (57) Использование: транспортные средства с двумя ведущими колесами с индивидуальными электроприводами, например инваИзобретение относится к области управления транспортными средствами с двумя ведущими колесами с индивидуальными электроприводами и может быть использовано для управления инвалидными колясками, электропогрузчиками и т.п.

Известно устройство управления электроприводом транспортного средства, содержащее два питаемых от аккумуляторной батареи блока управления тяговыми двигателями ведущих колес, каждый из которых имеет аналоговый и релейный входы для задания, соответственно, скорости и направления вращения тягового двигателя, управляюЩий рычаг, выполненный с воэможностью вращения относительно двух взаимно перпендикулярных. осей, с каждой из которых связаны соответственно задатчик скорости и задатчик рассогласования скоростей тяговых двигателей, выполненные в виде потенциометров, два сумматора, лидные коляски, электропогрузчик и т.п.

Сущность изобретения: с целью уменьшения разряда аккумуляторной батареи при стоянке транспортного средства в указанное нерабочее время питание обмоток независимого возбуждения блокируется. С помощью одного и того же время-задающего узла обеспечиваются малая выдержка времени на включение якорных цепей и большая выдержка времени на отключение обмоток возбуждения на время торможения. Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключения с, временем торможения транспортного средства, 1 ил. два пороговых элемента и инвертор, причем выход первого потенциометра подключен к первым входам обоих сумматоров, а выход второго потенциометра — к входу инвертора и второму входу первого сумматора,.причем второй вход второго сумматора соединен с выходом инвертора, а выходы сумматоров— .с аналоговыми входами-блоков управления и входами пороговых элементов, к выходам которых подключены релейные входы блоков управления (1).

Недостатком этого устройства является то, что при использовании двигателей постоянного тока с независимым возбуждением обмотки возбуждения потребляют ток от аккумуляторной батареи как во время движения, так и при стоянке транспортного средства, что вызывает ускоренный разряд батареи.

Цель изобретения — повышение эффективности управления путем предотвраще1766726 ния энергопотребления обмотками возбуждения тяговых двигателей во время стоянки транспортного средства, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электроприводом транспортного средства с тяговыми двигателями преимущественно независимого возбуждения, содержащее управляющий рычаг, установленный с возможностью поворота относительно двух взаимно перпендикулярнь1х* осай, связаннйх с движками потенциометрических задатчиков скорости й"рассогласования скоростей тяговых двигателей, первый сумматор, входы которого сбединены с выходами обоих за"датчиков, второй сумматор, один из входов которого подключен к выходу задатчика скорости, а другой вход — к выходу инвертора, соединенного входом с выходом задатчика рассогласования скоростей тяговых двигателей, два блока управления,. выполненных с выходами, предназначенными для подключения якорных обмоток двигателей, аналотовыми и релейными входами, первые из которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, подключенными к входам соответствующих пороговых элементов, введены четыре ключа, два нелинейных блока, элемент И вЂ” HF, инерционное звено, компаратор и элемент ИЛИ, причем первый и второй ключи включены между выходами соответствующих пороговых элементов и релейными входами соответствующих блоков управления, вход одного нелинейного блока соединен с выходом задатчика скорости, а вход другого нелинейного блока — с выходом задатчика рассогласования скоростей тяговых двигателей, входы элемента ИЛИ-НЕ подключены к выходам нелинейных блоков, а выход непосредственно к одному входу и через последовательно включенные инерционное звено и компаратор — к другому входу элемента ИЛИ, выход последнего соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, установленных в цепях обмоток возбуждения тяговых двигателей, а управляющие входы первого и второго ключей подключены к выходу комп а ратора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для управления электроприводом транспортного средства.

Тяговые двигатели 1, 2 подключены к блокам 3, 4 управления, которые питаются от аккумуляторной батареи 5 со средней точкой. Каждый блок управления имеет аналоговый вход 6 (7) для задания скорости тягового двигателя и релейный вход 8 (9) для задания направления вращения.

C управляющим рычагом 10 сочленены потенциометрические задатчики 11 и 12, первый из которых служит для задания скорости вращения тяговых двигателей 1, 2, а второй — для задания рассогласования скоростей указанных двигателей. Выход задатчика 11 подключен к первым входам сумматоров 13, 14 и входу первого нелинейного блока 15. Выход задатчика 12 подключен к второму входу сумматора 13, входу второго нелинейного блока 16 и через инвертор 17 — к второму входу сумматора 14.

Выходы сумматоров 13, 14 подключены к аналоговым входам 6, 7 блоков 4, 3 управления и через пороговые элементы 18, 19 к информационным входам ключей 20, 21, выходы которых соединены с релейными входами 8, 9 блоков 3, 4 управления. Выходы нелинейных блоков 15, 16 подключены к двум входам элемента И вЂ” НЕ 22, выход которого подключен к первому входу двухвходового элемента ИЛИ 23, а также через инерционное звено 24 и компаратор 25 с зоной нечувствительности — ко второму входу элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с управляющими входами бесконтактных ключсй 26, 27, через которые обмотки возбуждения 28, 29 тяговых двигателей 1, 2 подключены к аккумуляторной батарее 5. Выход компаратора 25 соединен с управляющими (запирающими) входами ключей 20, 21. Нелинейные блоки 15, "6 имеют П-образную характеристику, так что сигнал на выходе каждого из них равен

"1" при отсутствии сигнала на входе и "0", если сигнал на входе превышает некото-. рое пороговое значение. Каждый из нелинейных блоков 15, 16 может быть выполнен, например, в виде двух компараторов, первый из которых имеет положительную, второй — отрицательную зону нечувствительности. Входы обоих компараторов объединены и образуют вход нелинейного блока, а выходы подключены к двум входам схемы ИЛИ-НЕ, выход которой является выходом нелинейного блока.

Инерционное звено 24 может быть реализовано в виде операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включены . резистор и конденсатор, Каждый из ключей 20, 21 может быть выполнен, например, в виде инвертора, собранного на операционном усилителе с транзистором, шунтирующим резистор обратной связи. При этом информационный вход ключа совпадает с входом инвертора, а запрещающим входом является база указанного транзистора, 1766726

Устройство работает следующим образом.

Когда управляющий рычаг 10 находится в среднем положении выходные напряжения задатчиков 11, 12 равны нулю. Сигналы на обоих входах элемента И вЂ” НЕ 22 соответствуют логической "1", а выходной сигнал— логическому "0". Соответственно на выходах инерционного звена 24, компаратора 25 и элемента ИЛИ 23 сигналы также равны нулю и обмотки 28, 29 возбуждения отключены от аккумуляторной батареи 5. Нулевой сигнал компаратора 25, поданный на запрещающие входы ключей 20, 21,запрещает прохождение релейного сигнала на входы 8, 9 блоков 3, 4 управления и якори двигателей

1, 2 обесточены. При повороте управляющего рычага 10, например, в положение "вперед" выходное напряжение задатчика 11 поступает через оба сумматора 13, 15 на входы 6, 7 блоков управления 3, 4 и формирует уставки скорости левого и правого двигателя. Одновременно в зависимости от знака указанного напряжения срабатывают в том или другом направлении пороговые элементы 18, 19 и подготавливают сигнал направления на информационных входах ключей 20, 21. При дополнительном повороте управляющего рычага 10, например, в направлении "вправо" появляется напряжение на выходе задатчика 12, которое суммируется с напряжением на первом выходе сумматора 13 и вычитается из напряжения на первом входе сумматора 14, вызывая увеличение уставки скорости левого двигателя и уменьшение уставки скорости правого двигателя на входах 6, 7 блоков 4, 3 управления.

При угле поворота управляющего рычага 10, при котором выходное напряжение любого (или обоих) задатчиков 11, 12 превысит пороговое значение нелинейных блоков 15, 16, на выходе элемента И вЂ” НЕ

22 появляется сигнал логической "1", Немедленно (по сигналу на втором входе элемента ИЛИ 23)срабатывают ключи 26, 27, которые подают питание на обмотки 28, 29 возбуждения. После нарастания напряжения на выходе инерционного звена 24 до значения, определяемого зоной нечувствительности компаратора 25, на выходе последнего с выдержкой времени твэл появляется сигнал логической "1", который открывает ключи 20, 21, что разрешает выдачу сигналов пороговых элементов 18, 19 на входы 8, 9 блоков 3, 4 управления и подачу напряжений, соответствующих уставкам на входах 6, 7, на якорные цепи тяговых двигателей 1, 2. Выдержка времени г л необходима для того, чтобы напряжение на якорь было подано не ранее, чем поток возбуждения двигателя нарастет до номинальной величины.

5 Напряжение Vn на выходе инерционного звена нарастает по закону

V> = V>(1 -. exp(— - t/Т)), 10 где V> — напряжение логической 1 на выходе элемента 22 И-Н Е, В:

Т вЂ” постоянная времени инерционного звена 24, с.

Поскольку компаратор 25 срабатывает

15 при напряжении Vn = Чзн, где Ч» — ширина зоны нечувствительности компаратора, то твкл = T I In(1 Чзн/Ч1) I

20 Так, например, при Т = 1 с и V H/V =

=0,1 т„л = 0,1 с, что для большинства маломощных двига1елей достаточно для нарастания потока возбуждения до номинальной величины.

При возврате управляющего рычага 10 в нейтральное положение (торможение транспортного средства) сигнал на выходе элемента И вЂ” НЕ 22 сразуже становится рав30 ным нулю, но выходной сигнал компаратора 25 остается равным логической "1", которая сохраняется и на выходе элемента

ИЛИ 23, поэтому обмотки 28, 29 возбуждения отключаются не сразу. Выходное на35 пряжение инерционного звена 24 спадает по закону

Ч, = VKoHexp(i/T), 4G где VKoH — напряжение на выходе инерционного звена 24 в момент начала торможения.

Если управляющий рычаг 10 был выведен из нейтрального положения более ЗТс

45 (что соответствует Зс), то Ч О =Ч1 и выходной сигнал компаратора 25 станет равным нулю с задержкой откл = T I In Ч»/Чкон I, 50 после чего отключается питание обмоток возбуждения 28, 29 и обнуляется разрешающий сигнал на включение якорных цепей на запрещающем входе ключей 20, 55 21, Указанная задержка необходима для того, чтобы торможение двигателя осуществлялось с полным потоком возбуждения.

При выбранных выше значениях Т и V»/V>, т< „= 1,In 0,1 =2,3 с.

1766726

Составитель Л. Морозов

Техред М.Моргентал Корректор М. Андрушенко, Редактор С. Кулакова

Заказ 3510 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

=: =.". Л., : сl: °

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом, с помощью одного и того же времязадающего устройства обеспечивается малая выдержка времени se

Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключения с временем торможения транспортного средства — 10 чем больше(меньше) длительность команды управления (время вывода рычага из нейтрального положения), тем больше (меньше), скорость, до которой разгоняется транспортное средство и, следовательно, время тор- 15 можения, но одновременно тем выше (ниже) знаяение и, следовательно, больше (меньше) время отключения.

Формула изобретения 20

Устройство для управлейия электроприводом транспортного средства с тяговыми двигателями, преимущественно независимого возбуждения, содержащее управляющий рычаг, установленный с воз- 25 можностью поворота относительно двух взаимно перпендикулярных осей, связанных с движками потенциометрических задатчиков скорости и рассогласования скоростей тяговых двигателей, первый сум- 30 матор, входы которого соединены с выходами обоих задатчиков, второй сумматор, один из входов которого подключен к выходу задатчика скорости, а другой вход — к выходу инвертора, соединенного входом с 35 выходом задатчика рассогласования скоростей, два блока управления, выполненных с выходами, предназначенными для подключения якорных обмоток тяговых двигателей, аналоговыми и релейными входами, первые из которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, подключенными к входам соответствующих пороговых элементов,отл ича ющеесятем,что,с целью повышения эффективности управления путем предотвращения энергопотребления обмотками возбуждения тяговых двигателей во время стоянки транспортного средства, в него введены четыре ключа, два нелинейных блока, элемент И-НЕ, инерционное звено, компаратор и элемент ИЛИ, причем первый и второй ключи включены между выходами соответствующих пороговых элементов и релейными входами соответствующих блоков управления, вход одного нелинейного блока соединен с выходом задатчика скорости, а вход другого нелинейного блока — с выходом задатчика рассогласования скоростей тяговых двигателей, входы элемента ИЛИ вЂ” НЕ подключены к выходам нелинейных блоков, а выход— непосредственно к одному входу и через последовательно включенные инерционное звено и компаратор к другому входу элемента ИЛИ, выход последнего соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, установленных в цепях обмоток возбуждения тяговых двигателей; а управляющие входы первого и второго ключей подключены к выходу компаратора.