Стенд для испытания энергоустановок электромобилей Советский патент 1986 года по МПК G01M15/00 

f

Изобретение относится к испытаниям энергоустановок электромобилей в режимах, близких к реальным условиям эксплуатацииJ и может быть использовано при разработке к исслецо- вании приводов и, источников энергии элек сромобилей.

Цель изобретения - повьшгение точности испытаний путем приближения их к реальным режимам эксплуатации.

На фиг, 1 представлена схема стенда; на фиг 2 - схема программируемого задатчика скорости; на фиг. 3 - схема объекта испытаний-j на фиг, 4- схема тормозного устройства; на фиг. 5 - схема устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора; на фиг. 6 схема устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя , на фиг, 7 - схем устройства программного управления; на фиг, 8 - схема устройства управления.

Стенд содержит программируемый задатчик 1 скорости, вход которого соединен с устройством 2 программного управления, а выход - с первым входом устройства 3 контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя;, второй вход которого соединен с устройством 2 программного управления которое своими выходами соединено также с устройством А контроля и автоматического поддержания режимов работы гене ратора и устройством 5 контроля и автоматического поддержания режимов работы двигателя внутреннего сгорания. Тормозное устройство б механически соединено с объектом 7 испытаний и электрически - с устройством 8 управления. Входы объекта 7 испытаний соединены соответственно с выходами устройства 3 контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя,, устройство 4 контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора„ устройство 5 контроля и автрматичес™ кого поддержания режимов работы двигателя внутреннего сгорания, устройство 2 программного управления, которое соединено с устройством 8 управления. Третий выход устройства 3 контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя соединен с вторым входом устройства 4 контроля и автоматического

10

20

255890I

поддержания режимов работы генератора.

Программируемый задатчик скорости содержит тактовый генератор 9, узел элементов 2И-НЕ 10, соединенный, совместно со стробируемым элементом ИЛИ 11 и элементами И 12-15 с входами программируемого задатчика скорости. D-тритгер 16, соединенный с выходом стробируемого элемента ИЛИ 11, RS-триггер 17 и буферный регистр 18, соединенные соответственно с выходами элементов И 13, 14 и 12, счетчик 19 адреса, соединенный с

JJ выходом элемента И 15 и оперативным запоминающим устройством 20, элемент И 21 , соединенный с Яо.чодами тактового генератора 9 5 D-триггера 1,6, элемент ИЛИ 22, соединенный с входами элементов И 23 и 24 и выходом элемента И 12, элемент РШИ 25, соединенный с выходом элемента И 4j счетчик - управляемый делитель 26 частоты, соединенный с выходом бу25 ферного регистра 18, элементом И 21, элементами ИЛИ 22 и И 23 и 24, реверсивный счетчик 27, соединенный с выходом оперативного запоминающего устройства 20, со схемой 28 сравнения кодовj которая соединена со счетчиком 19 адреса и выходом оперативного запоминающего устройства 20, и преобразователь 19 код-напряжение, соединенный входом с выходом реверсивного счетчика 27„ а выходом - с устройством 4 контроля и автоматического управления тяговым двигателем. Выход узла элементов . 2И-НЕ 10 и входы программируемого задатчика скорости соединены с устройством 2 про40 граммного управления.

Объект испытаний (фиг, 3) включает в себя блок датчиков 30, тяговой двигатель 31. постоянного тока, механически соединенный с электромагнит ной муфтой 32, которая соединяет его с генератором 33 постоянного тока и двигателем 34 внутреннего сгорания. ,Цля управления электромагнитной муфтой 31 используется .исполнительное

50 устройство 35, которое работает под управлением устройства программного управления.

Для формирования момента сопротивления, соответствующего реальным ре55 жимам работы энергоустановок, служит тормозное устройство (фиг. 4), в состав которого входят маховик 36, имитирующий массу электромобиля, нагру30

3

37

и нагрузочное

зочный генератор устройство 38.

Управление работой генератора осуществляется с устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора (фиг. 5), которое состоит из интегратора 39, схемы 40 вычитания, цифроаналогово- го преобразователя 4, аналогового устройства 42 умножения, блока 43 транзисторных ключей, аналогового компаратора 44, генератора 45 линейно изменяющегося напряжения, цифро- аналогового преобразователя 46, ре20

25

30

гистра 47 частоты для хранения устав-15 статического момента, инвертора 92, ки частоты, регистра 48 мощности для хранения установки мощности, аналоговой схемы 49 задержки, блоков элементов 2И-НЕ 50 и 51, блока 52 аналоговых компараторов для контроля за превышением контролируемых параметров.

Для управления тяговым двигателем 30 Б соответствии с законом, который формирует, программируемый за- датчик 3 скорости, служит устройство контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя (фиг. 6), которое состоит из исполнительного устройства 53 обмотки якоря, блока логических элементов 2И-НЕ 54, аналогового ком гута- тора 55, генератора 56 линейно изменяющегося напряжения, интегратора 57, аналогового ключа 58, аналогового уст|)ойства 59 вычитания, аккумуляторной батареи 60 для питания энергоустановок электромобиля, исполнительного устройства обмотки 61 возбзгасдения, блока логических элементов 2НЕ 62, аналогового компаратора 63, интегратора 64, аналогового коммутатора 65, блока режимов работы на элементах 2И-НЕ 66, цифроана- логового преобразователя 67, регистра 68 частоты, блока 69 аналоговых задержек, аналогового устройства 70 вычитания, аналогового сумматора 71, аналогового ключа 72, блока 73 аналоговых компараторов, цифроанало- гового преобразователя 74 и регистра 75 тока возбуждения.

35

40

45

50

цифроаналогового умножителя 93, регистра 34 коэффициента обратной связи.

Стенд работает следующим образом.

При включении питания устройство программного управления начинает автоматическую подготовку работы стенда (фиг. 7), для этого служит блок 78 подготовки программ, который по программе, хранящейся в ПЗУ блока, подключает к управляющей микро-ЭВМ 82 внешнее запоминающее устройство 79, в котором хранятся все необходимые программы и данные для проведения испытаний.

С клавиатуры дисплея 81 оператор вводит в управляющую микро-ЭВМ 82 переменные данные для проведения испытаний и запускает процесс испытаний.

Управляющая микро-ЭВМ 82 через блок 77 сопряжения передает необходимые данные в устройство 5 контроля и автоматического поддерживания режимов работы двигателя внутреннего сгорания, в устройство 4 контроля и автоматического поддержания режимо работы генератора, в устройство 3 ко троля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя 3 и в устройство 8 управления, которые работают в автономном режиме (без вмешательства микро-ЭВМ) и управляют соответственно двигателем 34 внутреннего сгорания, генератором 33, тяговым двигателем 31 (фиг. 3) и тормозным устройством 6 соответственно.

Для автоматического сбора информации, ее оперативного отображения и управления всем ходом испытаний слу..-55 жнт устройство пpoгpaм нoгo управления (фиг. 7), в состав которого входят блок 76 сбора информации, блок

558904

77 сопряжения, блок 78 подготовки программ, внешнее запоминающее устройство 79, накопитель ВО на гибком магнитном диске, дисплей 81, управля- 5 ющая микро-ЭВМ 82, электрическая пишущая машинка 83.

Устройство управления тормозным устройством (.фиг. 8) состоит из циф- роанапогового умножителя 84, анало- 10 гового квадратора 85, регистра 86

динамического момента, буферного усилителя 87, интегратора 88, аналогового сумматора 89, цифроаналогов07 го преобразователя 90, регистра 91

20

5

0

15 статического момента, инвертора 92,

5

0

5

0

цифроаналогового умножителя 93, регистра 34 коэффициента обратной связи.

Стенд работает следующим образом.

При включении питания устройство программного управления начинает автоматическую подготовку работы стенда (фиг. 7), для этого служит блок 78 подготовки программ, который по программе, хранящейся в ПЗУ блока, подключает к управляющей микро-ЭВМ 82 внешнее запоминающее устройство 79, в котором хранятся все необходимые программы и данные для проведения испытаний.

С клавиатуры дисплея 81 оператор вводит в управляющую микро-ЭВМ 82 переменные данные для проведения испытаний и запускает процесс испытаний.

Управляющая микро-ЭВМ 82 через блок 77 сопряжения передает необходимые данные в устройство 5 контроля и автоматического поддерживания режимов работы двигателя внутреннего сгорания, в устройство 4 контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора, в устройство 3 контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя 3 и в устройство 8 управления, которые работают в автономном режиме (без вмешательства микро-ЭВМ) и управляют соответственно двигателем 34 внутреннего сгорания, генератором 33, тяговым двигателем 31 (фиг. 3) и тормозным устройством 6 соответственно.

Информация о ходе испытания с блока 30 датчиков поступает в блок 76 сбора информации, где преобразуется в цифровую форму и через блок 77 сопряжения поступает в управляющую микро-ЭВМ 82 и записывается на накопитель 80 на гибком магнитном диске,.

Стенд реализует,благодаря применению программируемого задатчика скорости, все возможные режимы движения электрсэмобиля: Разгон, Ратвномгрное движение, Выбег (движение по инерции), Торможение и Стоянка. Режимы Разгон и Торможение при реальном движений электромобиля,, особенно в городском цикле, могут меняться по произвольному закону, который программируется и реализуется программируемым задатчиком скорости.

Программируемый задатчик 1 скорости является полуавтономным быст- родействзтощим цифроанапоговым блоком и генерирует меняющуюся по произвольному закону уставку скорости дпя устиицу содержимое счетчика. Степень заполнения оперативного запоминающего устройства 20 произвольная, при отсутствии сигнала Запись оно на- 5 строено на чтение. Управляющие сигналы Сложение и Вычит ание, прой- дя соответственно, элементы К « 14, устанавливают RS-триггер 17 в противоположные состояния, переклю10 чая тем самым комм татор на элементах И 23, 24 и настраивая реверсивный счетчик 27 на сложеииа j ибо на вычитание, Простробированш. й сигнал Сложение производит также предва15 рительное обнуление реверсивного счетчика 27, а Вычитание, пройдя элемент ИЛИ 25, записыь :зт в реверсивный счетчик 27 информацию с выхода оперативного запоминающего устройства 3 контроля и автоматического 20 ройства 20. Любой из сигналов Слоподдержания режимов работы тягового

двигателя

Работа программируемого задатчика 1 скорости идет в двух . режимах: программирование монотонного закона формирования уставки скорости от устройства 2 программного управления, реализация заданного закона в автожение или Вычитание, пройдя стробируемый элемент ИЛИ 11, устанавливает в состояние высокого логического уровня D-триггер 16, разрешая 25 прохождение импульсов тактовой частоты с тактового генератора 9 через элемент И 21 на счетный вход счетчика - управляемого делителя 26 частоты.

30

35

номном режиме.

Сигналы Вызов и Ответ, управляющие сигналы Скорость,,, Сложение, Вычитание,, Запись и информационная шина Данные образуют магистраль связи пpoгpa iмнoгo задатчика 1 скорости с устройством 2 программного управления.

Сигнал Вызов стробирует появление информации на шине Данные и управляющих сигналов, а также их прохождение че- рез стробируемый элемент ИЛИ 11 ,элемен- 40 ты И 1 2-15.Сигнал Отве,т появляется на выходе узла элементов 2И-НЕ 10 с некоторой задержкой по отнощению к сигналу Вы- управляющим сигна,пом,определяемой временем отработки элементами схемы 45 входных БОЗдейстБИЙ . Управляющий сигнал Скорость,пройдя элемент И 125запись - вает сопровождающую его по ;пине Даь:ные информацию в буферный регистр 18 и дгшее,

25

Тактовые импульсы, поступающие на вход сложения счетчика - упра ляемого делителя 26 частоты, допол няют его содержимое до максимума, вырабатывается импульс переполнени который, пройдя элемент ИЛИ 22, вновь записывает в счетчик 26 исхо ное значение информации. Далее это процесс повторяется. Таким образом на выходе переполнения счетчика - управляемого делителя 26 частоты п лучаем последовательность импульсо с частотой, обратно пропорциональн кодовой комбинации, записанной в б

пройдя эле -vjeHT ИЛИ 22,информацию с. зы5г.о-:о фарном регистре 18. Эти импульсы,

да буферного регистра 18( уже в инверс:ном коде) в счетчик- управляемый де.

литель 26 частоты. Управляющий си: -нал Запись пройдя элемент И 15,

записывает сопровождающую его инфор- 55

мацию в оперативное запоминающее

устройство 20 по адресу из счетчика

19 адреса, а затем наращивает на едипройдя либо через элемент И 23, ли через элемент И 24, поступают, соответственно, на вход сложения или вычитания реверсивного счетчика 27 увеличивая или уменьшая его содерж мое. Выходной информационный сигна реверсивного счетчика 27 поступает па преобразователь 29 код- г1аиряже

55890§,

иицу содержимое счетчика. Степень заполнения оперативного запоминающего устройства 20 произвольная, при отсутствии сигнала Запись оно на- 5 строено на чтение. Управляющие сигналы Сложение и Вычит ание, прой- дя соответственно, элементы К « 14, устанавливают RS-триггер 17 в противоположные состояния, переклю10 чая тем самым комм татор на элементах И 23, 24 и настраивая реверсивный счетчик 27 на сложеииа j ибо на вычитание, Простробированш. й сигнал Сложение производит также предва15 рительное обнуление реверсивного счетчика 27, а Вычитание, пройдя элемент ИЛИ 25, записыь :зт в реверсивный счетчик 27 информацию с выхода оперативного запоминающего уст

жение или Вычитание, пройдя стробируемый элемент ИЛИ 11, устанавливает в состояние высокого логического уровня D-триггер 16, разрешая прохождение импульсов тактовой частоты с тактового генератора 9 через элемент И 21 на счетный вход счетчика - управляемого делителя 26 частоты.

С момента подачи сигналов Сложение или Вычитание начинается автономный режим работы программируемого задатчика скорости по реализации заданного монотонного закона изменения уставки скорости.

Тактовые импульсы, поступающие на вход сложения счетчика - управляемого делителя 26 частоты, дополняют его содержимое до максимума, вырабатывается импульс переполнения, который, пройдя элемент ИЛИ 22, вновь записывает в счетчик 26 исходное значение информации. Далее этот процесс повторяется. Таким образом, на выходе переполнения счетчика - управляемого делителя 26 частоты получаем последовательность импульсов с частотой, обратно пропорциональной кодовой комбинации, записанной в буфарном регистре 18. Эти импульсы,

пройдя либо через элемент И 23, либо через элемент И 24, поступают, соответственно, на вход сложения или вычитания реверсивного счетчика 27, увеличивая или уменьшая его содержимое. Выходной информационный сигнал реверсивного счетчика 27 поступает па преобразователь 29 код- г1аиряже

ние, преобразуясь на нем в выходной сигнал уставки скорости п ,,5 , и на схему 28 сравнения кодов, к. второму входу которой подключен выход оперативного запоминаюшего устройства -20, После прохождения всех сигналов Запись счетчика 19 адреса окажется установленным на последнем адресе, а на выходе оперативного запоминающего устройства будет выстав- лена информация, соответствующая этому адресу и задающая границу начального участка уставки скорости ГТ . Эта же информация при прохождении сигнала Вычитание запишется ив реверсивный счетчик 27. При достижении равенства кодовых комбинаций на выходе реверсивного счетчика 27 и оперативного запоминающего устройств 20, схема 28 сравнения кодов вырабатывает сигнал, уменьшающий на единицу содержимое счетчика 19 адреса, что приводит к изменению информации на выходе оперативного запоминающего устройства 20,задающей границу следующего участка уставки п j .Процесс повторяется до полного перебора значений счетчика 9 адреса, зате он вырабатывает сигнал переполнения обнуления ,который устанавливая в состояние низкого логического уров- ня D-триггер 16, запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент И 21, завершая автономнвлй режим реализации заданного монотонного закона изменения уставки скорости n.g . Вновь проведя режимы программирования и автономный, можно сими- тировать при испытаниях соответствующие зксппуатационные режимы разгона, торможения и др.

Формула изобретения

1. Стенд для испытания энергоус- тановок электромобилей, содержащий устройство контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора, устройство программного управления, устройство контроля и ав- томатического поддержания режимов работы тягового двигателя, устройство контроля и автоматического поддержания режимов работы двигателя внутреннего сгорания, тормозное устрой- ство, связанное с объектом испыта НИИ, и устройство управления, выход которого соединен с тормозным уст

ройством, а вход - с шестым выходом устройства программного упрАвления, второй выход которого соединен с первьП входом устройства контроля и Автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя, третий выход - с первым входом устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора, четвертый выход - с входом устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы двигателя внутреннего сгорания, пятый выход - с шестым входом объекта испытания, первый вход которого соединен с устройством контроля и автоматического поддержания режимов работы двигателя внутреннего сгорания, второй вход - с выходом устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора, третий вход - с выходом тормозного устройства, четвертый и пятый входы - с первым и вторым выходами устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового устройства,третий выход которого соединен с вторым входом устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы генератора, отличающийся тем, что, с целью повьшге- ния точности испытаний путем приближения их к реальным режимам эксплуатации, он содержит программируемьй задатчик скорости, вход которого соединен с вторым выходом устройства программного управления, а выход - с вторым входом устройства контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигате- ля.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что программируемый задатчик скорости содержит тактовый генератор, узел элементов 2И-НЕ, стробируемый элемент ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элемент И, D-триггер, RS-триггер, буферный регистр, счетчик адреса, оперативное запоминающее устройство, первый и второй элементы HlHi, счетчик - управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, схему сравнения кодов и преобразователь код-напряжение, выход которого является первым выходом программируемого задатчика скорости, а вход вместе с первым входом схемы

сравнения кодов соединен с выходом реверсивного счётчика, вход сложения которого соединен с выходом шестого элемента И, вход вьгчитания - с выходом седьмого элемента И, вход обнуления вместе с S-входом КЗ-триггера соединен с выходом второго элемента И, вход разрешения записи информации - с выходом второго элемента ИЛИ, информационный вход вместе с вторьм входом схемы сравнения - с выходом оперативного запоминающего устройства, информационный вход которого вместе с D-входсгм буферного регистра соединен с третьим входом программируемого задатчика скорости, вход записи вместе с инверсным входом чтения и с входом сложения счетчика адреса - с выходом четвертого элемента И, адресный вход - с информационным выходом счетчика адреса, вход вычитания счетчика адреса вместе с вторым входом второго элемента ИЛИ соединен с выходом схемы сравнения, выход переноса счетчика адреса соединен с входом установки в О D-триггера, информационный вход которого соединен с сигналом высокого уровня, а вход тактирования соединен с выходом стробнруемо- го элемента ИЛИ, выход D-триггера соединен с вторым входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с вЬосодом тактового генератора, а выход - с входом сложения счетчика управляемого делителя частоты, информационный вход которого соединен с

10

IS

125589010

выходом буферного регистра, вход разрешения загЕиси информации - с выходом первого элемента ИЛИ, а выход переноса - с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первыми входами шестого и седьмого влементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсньгм выходами RS-триггера, вход установки в О которого вместе с первым входом второго элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого вместе с первым входом стробируемого элемента ИЛИ и с вторым входом стробируемого элемента ИЛИ и с вторым входом узла элементов 2И-НЕ соединен с четвертым входом программируемого задатчика скорости, а второй вместес входом 20 управления стробируемого элемента ИЛИ, с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И и пятым входом узла элементов 2И-НЕ соединен с первым входом программируемого задатчика скорости, второй его вход соединен с третьим входом узла элементов 2И-НЕ и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с тактовым входом буферного регистра и первым входом- первого элемента ИЛИ, пятый вход программируемого задатчика скорости соединен с вторым входом стробируемого элемента ИЛИ и четвертым входом узла элементов 2И-НЕ, выход которого соединен с вторым выходом программируемого задатчика скорости.

25

30

35

Sti3oB

Стуюс/т

Донние

Смжеnat

шш

Охуещ

фиг

KyanpavcmSt/B 1

jf

Т .

Qfrtj/Cff tbiiSfl

ifotj

Изобретение относится к стендам для испытания энергоустановок электромобилей. Цель изобретения - повышение точности испытаний путем приближения их к реальным режимам эксплуатации. При включении питания устройство программного управления начинает автоматическзпо подготовку работы стенда. Блок 78 подготовки программ. по программе, хранящейся , в ПЗУ блока, подключается к управляющей микро-ЭВМ 82. С клавиатуры дисплея 81 оператор вводит в управляющую микро- ЭВМ перемещенные данные для проведения испытаний и запускает процесс испытаний. Информация о ходе испытания с блока датчиков поступает в блок 76 сбора информации, где преобразуется в цифровую форму и через блок 77 сопряжения поступает в управ- ляпощую микро-ЭВМ и записывается на накопитель на гибком магнитном диске 80, Пpoгpa миpyeмый задатчик скорости является полуавтономным быстродей- ствзпощим цифроаналоговым блоком и генерирует меняющуюся по произвольному закону установку скорости для устройства 3 контроля и автоматического поддержания режимов работы тягового двигателя. 1 з.п, ф-лы, 8 ил. 2 (Л

Ofn {/с/77ройс/77 а i/ pcfS- nemg opAfojiVA// i/c/n/x7f/C/7 So f Ф

фа2.

KofffOfTj/re Sojffymffeffvf save/xj/rv/aa

/Г

amxtoeirtty Ktefftar- Kautoiofy diytamMfO /TJOpy HfvtCf neji O

1 t i