Устройство для управления транспортным средством Советский патент 1988 года по МПК B60L15/04 

/

to

4 СП

to

6 3-7

логический элемент И 31 и коммутатор 34 выходы переключателя 49 направлений движения транспортного средства, механически связанные с задатчи- ком 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

ключ 70 связан с третьим входом блока 68 управления регулятором тока возбуждения, тормозной контактор, силовой контакт 3 которого включен между дpyгн {И выводами основного источника 5 питания и якоря двигателя 1, а один из выводов блок-контакта 43 связан с.входом логического элемента И-НЕ 42, выход которого через элемент 44 задержки связан с логическим элементом И-НЕ 45, 1 ил„

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 § (/}

1

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока автономных транспортных средств, например элек тр омо биле и.

Цель изобретения - повьшение на- дежности.

На чертеже показана структурная схема устройства для управления транспортным средством.

Устройство содержит электродви- гатель 1 постоянного тока с независимой обмоткой 2 возбуждения, подключенный через нормально разомкнут контакты 3 тормозного контактора и импульсный преобразователь 4 напря- жения к основному источнику 5 питания. Параллельно якорю электродвигателя 1 и контактам 3 тормозного контактора подключен обратный диод 6, а вход импульсного преобразова- 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 транзистра 10, связана с зажимами основного источника 5 питания. Параллельно обмотке 2 возбуждения через контакты 8 и 9 реверсора включен обратный диод 11, а обмотка 2 возбуждения поключена к основному источнику 5 питания через фильтр, состоящий из дросселя 12 и конденсатора 13. Пара лельно транзистору 10 подсоединены диод 14 и цепь, содержащая последовательно включенные диод 15 и конденсатор 16. Катоды диодов 11 и 15

связаны между собой через резистор 17, Транзистор 10 соединен с форг-шро вателем 18 импульсов, вход которого через оптрон 19 и диоды 20 и 21 связан с выходом логических элементо 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 элемента И-НЕ 27 соединен с входом усилителя 26 и одним из входов логического элемента И-НЕ 28, другой вход которого подключен к выходу логического элемента И-НЕ 29. Выход логического элемента И-НЕ 28 соединен с одним из входов логического элемента И-НЕ 27, другой вход которого подключен к выходу логического элемента И-НЕ 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-НЕ 29 являются одним из входов блока 25 управления реверсором, другим входом которого является другой вход логического элемента И-НЕ 30, с которьп 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 логи- -ческого элемента И 31 и первый и второй входы логического элемента И 23 соединены с первым и вторым выходами коммутатора 34, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами логического элемента И 22. Третьи входы логических элементов Е 22 я 23 подключены к выходу компаратора 35 скважности, а их четвертые входы соединены соответственно с одними из выводов замыкающих 36 и размыкающих 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 них элементов И-НЕ 38 и 41, 39 и 40,40 и 38, 41 и 39. Вьпсоды 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 задеряски с объединенным входом логического элемента И-НЕ 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 логи- ческих элементов И-НЕ 56 и 57 подключены к выходу компаратора 54 тока возбуждения. Другие входы логического элемента И-НЕ 56, другой вход логического элемента И-НЕ 57 и вход компаратора 54 тока возбуждения являются входами логического переключающего 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 уп

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 пере-

ключающего 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 6В 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 управляемый 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 опе- рационный 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

Устройство для рекуперативного торможения транспортного средства работает следующим образом.

Для обеспечения режима движения Вперед переключатель 49 устанавли™ вается 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 контактором устанавливается сигнал 1, который обеспечивает подачу питания к катушке 62 тормозного кон тактора. Последний включается и за

мыкает свой силовой контакт 3 и бло контакт 43. В результате этого на выходе логического элемента И-НЕ 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 регулятором тока возбуждения через компаратор 35 скважности, логический элемент И 22,диод 20, оптрон 19, формирователь 18 импульсов к входу транзистора 10. Транзистор 10 включаетс и через обмотку 2 возбуждения двигателя начинает .нарастать ток. Сигнал О с второго выхода коммутатор 34 через логический элемент И 31 сохраняет катушку 24 реверсора в обесточенном состоянии. После достижения током возбуждения заданной величины на выходе компаратора 54 формируется 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 55 - сигнал 1, который дает разрешение через блак 50 управления на включен в работу импульсного преобразователя 4 напряжения. При замкнутом состоянии импульсного преобразователя 4 ток якоря протекает по цепи: осноной источник 5 питания импульсный ,преобразователь 4 - датчик 52 тока якоря - якорь электродвигателя 1 - силовой контакт 3 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 яко

ря устанавливается сигналом от за- датчика 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, а его стабилизация достигается за счет обратной связи по току возбуждения. Таким образом, педалью 58 устанавливается необходимая интенсивность разгона и обеспечивается требуемый релсим движения транс

портного 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 блок- контакт размыкается, в результате чего сигнал О на втором входе логического переключающего узла 53 че- 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 размыка.ются его силовой контакт 3 и блок-контакт 43, После замыкания блок-контакта 60 с выдержкой времени, определяемой элементом 67 задеряжи, на другом входе логического элемента И-НЕ 46 формируется сигнал О, а на его выходе - сигнал 1. По сигналу с коммутатора 34 логический элемент И 22 через оптрон 19 снимает сигнал управления и прерывает протекание тока возбуждения через транзистор 10. Ток возбуждения начинает спадать по цепи: контакт 9 - диод 11 - контакт 8 - датчик 33 тока возбуждения. С выдержкой времени, создаваемой элементами 44 и 47 задержки, на обоих входах логического элемента И-НЕ 48 формируется сигнал 1, а на его выходе - сигнал О. В результате через логический элемент И 31 1 приходит на другой вход блока 25 управления. Если к этому времени ток возбуждения спадает до нуля, переключается компаратор 32, создающий сигнал 1 на одном из входов блока 25 управления. В результате этого на выходе логического элемента И-НЕ 27 формируется сигнал 1, которьп через усилитель 26 подает питание к катушке 24 ре

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 тран- зистора 10 осуществляется сигналом с выхода задатчика 51 скорости, ме- .ханически связанного с педалью 59. Ь реясиме 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, превьшает величину опорного напряжения, снимаемого с задатчика 72, на выходе блока 69 появляется напряжение, которое обеспачива;ет 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,

котор ьй обеспечивает катушку 24 реверсора и возвращает его контакты в исходное состояние.

Для движения Назад 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 кон-

тактор 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.

Повьш1ение надежности работы уст- рсэйства 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 обеспе чи-т запрет на реверс тока возбуждения.

50

55

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, определяемо элементом 67.

Для исключения возможности пов- ре.ждення контактов 8 и 9 реверсора

предусмотрено их переключение только в обесточенном состоянии. Для достижения этого в устройство введены элементы 44 и 47 задержки, которые определяют вьщержку времени, представляемуто для снижения тока возбуждения 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 накладьшают запрет на управление работой транзистора 10, пока 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-НЕ 46 от блок- контакта 43 тормозного контактора через логический элемент И-НЕ 42 к элемент 44 задержки. Однако, если после прекращения торможения педаль Тормоз отпускается, а педаль Ход сохраняется нажатой, требуется дополнительный запрет на включение импульного 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 13, RC-фильтр, об разованньй резистором 17 и конденсатором 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- 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, ре

5

0

5

0

5

0

5

0

55

версор, 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 которого соединен с другим выводом основного источника питания, а другой вывод через первый контак т 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, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено элементами задержки, логическими элеме-нтами И и И-Fffi 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

U02452 11-12

элемента И-НЕ и через замыкающийвходов третьего логических элемен- блок-конакт тормозного контакторатов И, второй выход - с четвертым вход второго логического элемента .входом второго и другим входом треть- , выход которого подключен к вхо-его логических элементов,И, а третий ду второго элемента задержки, сое-выход - с третьим входом первого ло- диненного выходом с входом третьегогического элемента И, при этом выходы логического элемента И-НЕ, одним изпервого элемента задержки и третьего входов четвертого логического эле-логического элемента И соединены мента И-НЕ и третьим входом логичес- |Qсоответственно с другим входом четкого переключающего узла, четвертыйвертого логического элемейта И-НЕ и вход которого подключен к выходу дат другим входом блока правления ревер™ чика тока возбуждения, причем другиесором,а выход третьего логического входы коммутатора соединены с выхода-элемента И-НЕ через третий элемент ми первого и четвертого логическихзадержки связан с другим входом первого элементов И-НЕ, первый выход - слогического элемента И-НЕ и соединен с третьим входом второго и одним изуправляющим входо управляемого ключа.