Устройство для управления электроприводом транспортного средства с тяговыми двигателями, преимущественно независимого возбуждения Советский патент 1992 года по МПК B60L15/04 

(Л

С

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-задающе- го узла обеспечиваются малая выдержка времени на включение якорных цепей и большая выдержка времени на отключение обмоток возбуждения на время торможр- ния. Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключения с временем торможения транспортного средства. 1 ил.

Изобретение 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 возможностью вращения относительно двух взаимно перпендикулярных осей, с каждой из которых связаны соответственно задат- чик скорости и задатчик рассогласования скоростей тяговых двигателей, выполненные в виде потенциометров, два сумматора.

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 предотвращеVI

О

Os

VI го о

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 пер- пендикулярныУЬсе й, бв я занных с движками потёнциометричесхих задатчиков скорости рассогласования скбростей тяговых двигателей, первый сумматор, входы которого соединены с выходами обоих задатчиков, второй сумматор, один из входов которого подключен к выходу задатчика скорости, а другой вход - к выходу кнверто- ра, соединенного входом с выходом задат- чика рассогласования скоростей тяговых двигателей, два блока управления выполненных с выходами, предназначенными для подключения якорных обмоток двигателей, аналоговыми 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-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 ИЛ И-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.

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.

С 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

0 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.

5 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 вхо0 дами 8, 9 блоков 3, 4 управления. Выходы нелинейных блоков 15, 16 подключены к двум входам элемента И-НЕ 22, выход которого подключен к первому входу двухвходо- вого элемента ИЛИ 23, а также через

5 инерционное звено 24 и компаратор 25 с зоной нечувствительности - ко второму входу элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с управляющими входами бесконтактных ключей 26, 27, через которые

0 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,

5 16 имеют П-образную характеристику, так что сигнал на выходе каждого из них равен 1 при отсутствии сигнала на входе и О, если сигнал на входе превышает некоторое пороговое значение. Каждый из не0 линейных блоков 15, 16 может быть выполнен, например, в виде двух компараторов, первый из которых имеет положительную, второй - отрицательную зону нечувствительности. Входы обоих компара5 торов 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 реа0 лизовано 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, со5 бранного 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.

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-НЕ 22 соответствуют логической 1, а выходной сигнал - логическому О. 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 поворотеуправляюще- го 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-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 твкл появляется сигнал логической 1, который открывает ключи 20, 21, что разрешает зы- . дачу 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 твкл необходима для того, чтобы напряжение на якорь было подано не ранее, чем поток возбуждения двигателя нарастет до номинальной величины.

Напряжение Vn на выходе инерционного звена нарастает по закону

Vn Vi(1 - exp(-t/T)),

где Vi - напряжение логической 111 на выходе элемента 22 И-НЕ, В:

Т - постоянная времени инерционного звена 24, с.

Поскольку компаратор 25 срабатывает при напряжении Vn V3H, где V3H - ширина зоны нечувствительности компаратора, то

ТВкл Т| ln(1-V3H/Vi)|.

Так, например, при Т 1 с и V3H/Vi 0,1 Твкл « 0,1 с, что для большинства маломощных двигателей достаточно для нарастания потока возбуждения до номинальной величины.

При возврате управляющего рычага 10 в нейтральное положение (торможение транспортного средства) сигнал на выходе элемента И-НЕ 22 сразу же становится равным 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 напряжение инерционного звена 24 спадает по закону

Vn VKoHexp(-t/T),

где VKOH - напряжение на выходе инерционного звена 24 Б момент начала торможения.

Если управляющий рычаг 10 был выведен из нейтрального положения более ЗТс (что соответствует Зс), то и выходной сигнал компаратора 25 станет равным нулю с задержкой

50

Т01КЛ Т| lnV3H/VKOHl,

после чего отключается питание обмоток возбуждения 28, 29 и обнуляется разрешающий сигнал на включение якорных цепей на запрещающем входе ключей 20, 21. Указанна задержка необходима для того, чтобы торможение двигателя осуществлялось с полным потоком возбуждения. При выбранных выше значениях Т и V3H/Vi,

ТЪткл 1.1П 0,,3 С.

Таким образом, с помощью одного и того же времязадающего устройства обеспечивается малая выдержка времени тВкл. на отключение якорных цепей и большая выдержка времени Готкл. на отключение об- моток возбуждения на время торможения (в рассмотренном примере т0ткл./Твкл 23). Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключения с временем торможения транспортного средства - 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- можения, но одновременно тем выше (ниже) значение и, следовательно, больше (меньше) время отключения.

Формулаизобретения

Устройство для управления электроприводом транспортного средства с тяговыми двигателями, преимущественно независимого возбуждения, содержащее управляющий рычаг, установленный с воз- можностью поворота относительно двух взаимно перпендикулярных осей, связанных с движками потенциометрических за- датчиков скорости и рассогласования скоростей тяговых двигателей, первый сум- 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

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 ющеес ятем, 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 ИЛ И-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.