RU2022824C1

RU2022824C1 - Electric traction transport vehicle

Info

Publication number: RU2022824C1
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Любимов; Анатолий Константинович Старостин; Александр Сергеевич Шандрук
Original assignee: Александр Борисович Любимов; Анатолий Константинович Старостин; Александр Сергеевич Шандрук
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: storage-battery trucks; invalid carriage. SUBSTANCE: each motion electric drive has control unit, power converter and the first electro-mechanical unit, which has actuating engine, reduction gear and mechanical brake. The second electro-mechanical unit is introduced into the device (the brake unit), which is connected with brake. The first electro-mechanical unit is provided with unit for measuring angular position and rotational frequency of actuating engine. Power converter has input for power turning off. Control unit has logic switch, controlled switch, comparison elements, correcting elements and control signal former. Transport vehicle may be braked as in "electric arrester" mode when using circuits being closed for speed and angle, and by means of mechanical brake. The mechanical brake is brought into operation in the cases only, when the basic drive should be unloaded and in alarm modes. Mechanical brake is sustained at operational condition (wheels are released) due to specific construction of the second electro-mechanical unit. Power consumption for wheel releasing is reduced. EFFECT: reduced power consumption. 5 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к транспортным средствам на колесах, выполненным с электротягой, и может быть использовано, например, в инвалидных колясках, электрокарах и т.п. независимо от числа ведущих колес. The invention relates to vehicles on wheels, made with electric traction, and can be used, for example, in wheelchairs, electric cars, etc. regardless of the number of driving wheels.

Известно транспортное средство с электротягой, содержащее два ведущих колеса с отдельными электроприводами движения, каждое из которых выполнено с микропроцессорным блоком управления, силовым преобразователем и электромеханическим блоком, пульт управления с рукояткой управления типа "джойстик", задатчиком скорости и направления движения, аккумуляторную батарею. При этом каждый из электромеханических блоков электроприводов движения выполнен с исполнительным электродвигателем, подключенным к выходу силового преобразователя и механически соединенным с осью соответствующего ведущего колеса [1]. A vehicle with electric traction is known, containing two driving wheels with separate electric drives of movement, each of which is made with a microprocessor control unit, a power converter and an electromechanical unit, a control panel with a joystick control knob, a speed and direction adjuster, and a battery. Moreover, each of the electromechanical blocks of electric drives of movement is made with an executive electric motor connected to the output of the power converter and mechanically connected to the axis of the corresponding drive wheel [1].

Недостатком указанного известного решения является наличие в тормозной системе электромагнитных муфт, которые при движении транспортного средства находятся во включенном состоянии. Связанный с этим расход электроэнергии становится особенно нежелательным в автономной системе питания транспортного средства, в частности от аккумуляторной батареи, так как приводит к снижению запаса хода транспортного средства. Кроме того управление указанными муфтами через пульт управления связано с часто повторяющимся режимом "включено-выключено" (при прохождении ручки управления через нейтральное положение), что создает неудобства для пользователя из-за шума, появляющегося при срабатывании муфт, определяет наличие электромагнитных помех и снижение надежности. Известное решение характеризуется также невысокой точностью позиционирования в режиме остановки. The disadvantage of this known solution is the presence in the brake system of electromagnetic couplings, which when the vehicle is in motion. The associated energy consumption becomes especially undesirable in an autonomous power supply system of a vehicle, in particular from a battery, since it leads to a decrease in the power reserve of the vehicle. In addition, the control of these couplings through the control panel is associated with the often repeated on-off mode (when the control knob passes through the neutral position), which creates inconvenience for the user due to noise appearing when the couplings are triggered, determines the presence of electromagnetic interference and a decrease in reliability . The known solution is also characterized by low positioning accuracy in stop mode.

Наиболее близким решением к предлагаемому по совокупности существенных признаков является транспортное средство с электротягой в виде кресла-коляски, содержащее два ведущих колеса с отдельными приводами движения, каждое из которых выполнено с блоком управления, силовым преобразователем и электромеханическим блоком, пульт управления с рукояткой управления типа "джойстик", задатчиком скорости и направления движения и датчиком нулевого положения рукоятки управления, аккумуляторную батарею, при этом каждый из электромеханических блоков приводов движения выполнен с исполнительным электродвигателем, вал которого связан через редуктор с осью ведущего колеса и с механическим тормозом [2]. The closest solution to the proposed set of essential features is a vehicle with electric traction in the form of a wheelchair, containing two driving wheels with separate motion drives, each of which is made with a control unit, a power converter and an electromechanical unit, a control panel with a type control handle joystick ", a speed and direction adjuster and a zero position sensor for the control handle, a battery, each of which is electromechanical in motion drives it is made with an executive electric motor, the shaft of which is connected through a gearbox with the axis of the drive wheel and with a mechanical brake [2].

Недостатком указанного известного решения, выбранного в качестве прототипа, является использование в тормозной системе устройств в виде электромагнитных муфт, требующих расхода электроэнергии в режиме движения на их поддержание во включенном состоянии, что снижает запас хода в системах с автономным питанием, создает неудобства в эксплуатации из-за частого переключения муфт и связанного с этим акустического шума, определяет наличие электромагнитных помех и снижение надежности. Это решение характеризуется кроме того невысокой точностью позиционирования при остановке транспортного средства, а применение контактного (потенциометрического) задатчика скорости движения снижает надежность системы. The disadvantage of this known solution, selected as a prototype, is the use in the brake system of devices in the form of electromagnetic couplings that require power consumption in driving mode to maintain them in the on state, which reduces the range in autonomous power systems, and creates inconvenience in operation due to due to the frequent switching of couplings and the associated acoustic noise, determines the presence of electromagnetic interference and a decrease in reliability. This solution is also characterized by a low positioning accuracy when the vehicle is stopped, and the use of a contact (potentiometric) speed controller reduces the reliability of the system.

В транспортном средстве с электротягой по изобретению решается задача повышения надежности, снижения расхода электроэнергии, повышения точности позиционирования при остановках, снижения шума и электромагнитных помех. In a vehicle with electric traction according to the invention, the problem of increasing reliability, reducing power consumption, improving positioning accuracy during stops, reducing noise and electromagnetic interference is solved.

Указанная задача решается тем, что в известное транспортное средство с электротягой, содержащее электроприводы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока управления, силового преобразователя и электромеханического блока движения, выполненного с исполнительным электродвигателем, связанным через редуктор с осью соответствующего ведущего колеса, и механическим тормозом, пульт управления с задатчиком скорости и направления движения, введен электромеханический блок торможения, выполненный с входами по числу электроприводов и общим выходом, связанным с механическими тормозами последних, в каждом электроприводе блок управления снабжен узлом логического переключения с тремя входами и тремя выходами, управляемым переключателем, двумя элементами сравнения, двумя корректирующими элементами и формирователем управляющих сигналов, электромеханический блок движения - измерителем углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя, а каждый силовой преобразователь выполнен с дополнительным входом отключения питания, при этом в каждом электроприводе первый вход первого элемента сравнения, являющийся входом блока управления, подключен к выходу задатчика скорости и направления движения, а второй вход - к первому выходу измерителя углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя, вход первого корректирующего элемента через управляемый переключатель соединен с первым входом и выходом первого элемента сравнения, а выход - с одним из входов второго элемента сравнения, подключенного другим входом ко второму выходу измерителя углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя, а выходом - ко входу второго корректирующего элемента, входы формирователя управляющих сигналов соединены с выходом второго корректирующего элемента и обоими выходами измерителя углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя, а выход является выходом блока управления, входы узла логического переключения подключены к первому входу первого элемента сравнения, выходу второго элемента сравнения и второму выходу измерителя углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя, а выходы - к управляющему входу управляемого переключателя, входу отключения питания силового преобразователя и соответствующему входу электромеханического блока торможения. This problem is solved by the fact that in a known vehicle with electric traction, containing electric drives, each of which consists of a serially connected control unit, a power converter and an electromechanical movement unit, made with an executive electric motor connected via a gearbox to the axis of the corresponding drive wheel and a mechanical brake , a control panel with a speed and direction control unit, an electromechanical braking unit is introduced, made with inputs by the number of electric drives and a common output associated with the mechanical brakes of the latter, in each electric drive, the control unit is equipped with a logical switching unit with three inputs and three outputs, controlled by a switch, two comparison elements, two corrective elements and a driver of control signals, an electromechanical motion unit - a measuring device of angular position and the rotational speed of the shaft of the actuator motor, and each power converter is made with an additional input power off, while in each electric drive, the first input of the first comparison element, which is the input of the control unit, is connected to the output of the speed and direction controller, and the second input is connected to the first output of the meter for the angular position and frequency of rotation of the shaft of the actuator motor, the input of the first correction element is connected to the first through a controllable switch the input and output of the first comparison element, and the output with one of the inputs of the second comparison element connected by another input to the second output of the angle meter the position and frequency of rotation of the shaft of the actuator motor, and the output to the input of the second correction element, the inputs of the driver of the control signals are connected to the output of the second correction element and both outputs of the meter for the angular position and frequency of rotation of the shaft of the actuator motor, and the output is the output of the control unit, inputs of the logical unit switchings are connected to the first input of the first comparison element, the output of the second comparison element and the second output of the angle meter I and shaft rotation speed of the motor actuator and the outputs - to the control input of a controlled switch, deactivate the power input of the power converter and the corresponding input of the electromechanical brake unit.

Указанная совокупность признаков определяет возможность включения механических тормозов и растормаживания ведущих колес с помощью введенного электромеханического блока торможения. Его включение и поддержание в рабочем состоянии (для растормаживания колес) требует меньших затрат электроэнергии в сравнении с известным устройством. The specified set of features determines the possibility of engaging mechanical brakes and disengaging the drive wheels using the introduced electromechanical braking unit. Its inclusion and maintenance (for disinhibition of the wheels) requires less energy in comparison with the known device.

Выполнение блока управления по изобретению реализует торможение в режиме "электрического арретира" (в замкнутой по угловому положению и скорости системе регулирования), подобном режиму торможения, обеспечиваемому с помощью электромагнитных муфт, но осуществляющим его при меньших затратах электроэнергии и с более точным позиционированием транспортного средства. В условиях торможения, требующих большого момента на удержание (например при остановке транспортного средства на уклоне) могут быть введены в действие механические тормоза с помощью электромеханического блока торможения. Включение механических тормозов производится лишь тогда, когда необходимо разгрузить основной привод движения (остановка на большом уклоне, непреодолимое препятствие) и не осуществляется так часто, как в известном устройстве (при каждом переходе управляющего сигнала через нуль), что приводит к снижению шума и электромагнитных помех и определяет повышение надежности. The implementation of the control unit according to the invention implements braking in the "electric arrestor" mode (in a closed-loop angular position and speed control system), similar to the braking mode provided by electromagnetic couplings, but performing it at lower energy costs and with more accurate positioning of the vehicle. Under braking conditions that require a large holding moment (for example, when a vehicle is stopped on a slope), mechanical brakes can be applied using an electromechanical braking unit. The mechanical brakes are activated only when it is necessary to unload the main drive of movement (stopping on a large slope, an insurmountable obstacle) and is not carried out as often as in the known device (at each transition of the control signal through zero), which reduces noise and electromagnetic interference and determines the increase in reliability.

Электромеханический блок торможения может включать в себя последовательно соединенные вспомогательные блок управления, силовой преобразователь и электродвигатель, связанный через вспомогательный редуктор с кулачковым механизмом, измеритель углового положения и частоты вращения вала вспомогательного электродвигателя и датчик концевого положения вспомогательного редуктора, выходы которых подключены к сигнальным входам вспомогательного блока управления, при этом управляющие входы последнего и выход кулачкового механизма являются соответственно входами и общим выходом данного блока. The electromechanical braking unit may include a serially connected auxiliary control unit, a power converter and an electric motor connected through an auxiliary gearbox with a cam mechanism, a meter for the angular position and shaft speed of the auxiliary motor and an end position sensor for the auxiliary gearbox, the outputs of which are connected to the signal inputs of the auxiliary unit control, while the control inputs of the latter and the output of the cam mechanism are inputs, respectively and a common outlet of the unit.

Указанное выполнение электромеханического блока торможения обеспечивает малое потребление электроэнергии в рабочем режиме, когда механический тормоз находится во взведенном состоянии и ось ведущего колеса расторможена. При этом кулачковый механизм обеспечивает во взведенном состоянии компенсацию требуемого начального усилия, после чего вращающий момент электродвигателя может быть уменьшен до близкого к нулю значения. Уменьшение момента путем снижения потребляемых от силового преобразователя токов, производится по сигналу с концевого датчика положения, определяющему снижение управляющего воздействия на входе электромеханического блока торможения. The specified embodiment of the electromechanical braking unit provides low energy consumption in the operating mode when the mechanical brake is in the cocked state and the axle of the drive wheel is braked. In this case, the cam mechanism ensures in the cocked state the compensation of the required initial force, after which the torque of the electric motor can be reduced to a value close to zero. The reduction of the moment by reducing the currents consumed from the power converter is performed by a signal from the end position sensor, which determines the decrease in the control action at the input of the electromechanical braking unit.

Вспомогательный электродвигатель электромеханического блока торможения может быть выполнен в виде синхронного электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов, а измеритель углового положения и частоты вала вспомогательного электродвигателя - в виде совокупности вращающегося трансформатора и включенного на его выходе преобразователя "угол, скорость-код". The auxiliary motor of the electromechanical braking unit can be made in the form of a synchronous electric motor with excitation from permanent magnets, and the meter of the angular position and frequency of the auxiliary motor shaft can be made as a set of a rotating transformer and an angle, speed-code converter connected to its output.

Исполнительный электродвигатель электромеханического блока движения электропривода может быть выполнен в виде синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов, а измеритель углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя - в виде совокупности вращающегося трансформатора и включенного на его выходе преобразователя "угол, скорость-код". The Executive electric motor of the electromechanical unit of movement of the electric drive can be made in the form of a synchronous motor with excitation from permanent magnets, and the meter of the angular position and frequency of rotation of the shaft of the Executive electric motor - in the form of a rotating transformer and an angle, speed-code converter turned on at its output.

Использование в транспортном средстве исполнительных двигателей переменного тока (вместо двигателей постоянного тока) определяет повышение надежности системы, удобства эксплуатации и повышения точности управления. The use of alternating current executive motors (instead of direct current motors) in a vehicle determines an increase in the reliability of the system, ease of use, and increased control accuracy.

Задатчик скорости и направления движения пульта управления может быть снабжен рукояткой управления типа "джойстик" с бесконтактным заданием величины требуемой скорости и направления движения, что также увеличивает надежность системы. The speed and direction controller of the control panel can be equipped with a joystick control with non-contact setting of the required speed and direction of movement, which also increases the reliability of the system.

На фиг. 1 представлена функциональная схема управления транспортным средством по изобретению на примере его выполнения с двумя ведущими колесами, снабженными отдельными электроприводами движения, на фиг. 2 - пример выполнения кинематической схемы тормозной системы транспортного средства. In FIG. 1 is a functional diagram of a vehicle control according to the invention, exemplified by its implementation with two drive wheels equipped with separate electric drives for movement; FIG. 2 is an example of a kinematic diagram of a vehicle braking system.

Транспортное средство с электротягой содержит на каждое ведущее колесо 1, 2 (фиг. 1) отдельный электропривод 3, 4, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока управления 5, силового преобразователя 6 и электромеханического блока движения 7, выполненного с исполнительным электродвигателем 8, связанным через редуктор 9 с осью соответствующего ведущего колеса 1, 2 и механическим тормозом 10, пульт управления 11 с задатчиком 12 скорости и направления движения. A vehicle with electric traction contains on each drive wheel 1, 2 (Fig. 1) a separate electric drive 3, 4, each of which consists of a series-connected control unit 5, a power converter 6 and an electromechanical movement unit 7, made with an executive electric motor 8 connected through a gearbox 9 with the axis of the corresponding drive wheel 1, 2 and a mechanical brake 10, a control panel 11 with a speed dial 12 and the direction of movement.

В устройство введен электромеханический блок торможения 13, выполненный с входами по числу электроприводов и общим выходом, связанным с механическими тормозами 10 последних. В каждом электроприводе блок управления 5 снабжен узлом логического переключения 14 с тремя входами и тремя выходами, управляемым переключателем 15, двумя элементами сравнения 16, 17, двумя корректирующими элементами 18, 19 и формирователем управляющих сигналов 20. Электромеханический блок движения 7 снабжен измерителем 21 углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя 8, а каждый силовой преобразователь 6 выполнен с дополнительным входом отключения питания. An electromechanical braking unit 13 is introduced into the device, made with inputs by the number of electric drives and a common output associated with the mechanical brakes of the last 10. In each electric drive, the control unit 5 is equipped with a logical switching unit 14 with three inputs and three outputs, controlled by a switch 15, two comparison elements 16, 17, two corrective elements 18, 19 and a driver of control signals 20. The electromechanical movement unit 7 is equipped with a measuring device 21 of angular position and the rotational speed of the shaft of the actuator motor 8, and each power converter 6 is made with an additional input power off.

При этом в каждом электроприводе первый вход первого элемента сравнения 16, являющийся входом блока управления 5, подключен к выходу задатчика 12 скорости и направления движения, а второй вход - к первому выходу измерителя 21 углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя 8, вход первого корректирующего элемента 18 через управляемый переключатель 15 соединен с первым входом и выходом первого элемента сравнения 16, а выход - с одним из входов второго элемента сравнения 17, подключенного другим входом ко второму выходу измерителя 21 углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя 8, а выходом - ко входу второго корректирующего элемента 19, входы формирователя управляющих сигналов 20 соединены с выходом второго корректирующего элемента 19 и обоими выходами измерителя 21 углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя 8, а выход является выходом блока управления 5. In this case, in each electric drive, the first input of the first comparison element 16, which is the input of the control unit 5, is connected to the output of the speed and direction setter 12, and the second input is connected to the first output of the meter 21 of the angular position and speed of the shaft of the actuating motor 8, the input of the first corrective element 18 through a controlled switch 15 is connected to the first input and output of the first comparison element 16, and the output to one of the inputs of the second comparison element 17 connected by another input to the second output the meter 21 of the angular position and speed of the shaft of the actuator motor 8, and the output to the input of the second correction element 19, the inputs of the driver of the control signals 20 are connected to the output of the second correction element 19 and both outputs of the meter 21 of the angular position and speed of the shaft of the actuator motor 8, and the output is the output of the control unit 5.

Входы узла логического переключения 14 подключены к первому входу первого элемента сравнения 16, выходу второго элемента сравнения 17 и второму выходу измерителя 21 углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя 8, а выходы - к управляющему входу управляемого переключателя 15, входу отключения питания силового преобразователя 6 и соответствующему входу электромеханического блока торможения 13. The inputs of the logical switching node 14 are connected to the first input of the first comparison element 16, the output of the second comparison element 17 and the second output of the meter 21 of the angular position and rotational speed of the shaft of the actuator motor 8, and the outputs are connected to the control input of the controlled switch 15, the input to turn off the power of the power converter 6 and the corresponding input of the electromechanical braking unit 13.

Электромеханический блок торможения 13 может включать в себя последовательно соединенные вспомогательные блок управления 22, силовой преобразователь 23 и электродвигатель 24, связанный через вспомогательный редуктор 25 с кулачковым механизмом 26, измеритель 27 углового положения и частоты вращения вала вспомогательного электродвигателя 24 и датчик концевого положения 28 вспомогательного редуктора 25, выходы которых подключены к сигнальным входам вспомогательного блока управления 22, при этом управляющие входы последнего и выход кулачкового механизма 26 являются соответственно входами и общим выходом блока 13. The electromechanical braking unit 13 may include a serially connected auxiliary control unit 22, a power converter 23 and an electric motor 24 connected through an auxiliary gear 25 to the cam mechanism 26, a meter 27 of the angular position and shaft speed of the auxiliary motor 24 and an end position sensor 28 of the auxiliary gear 25, the outputs of which are connected to the signal inputs of the auxiliary control unit 22, while the control inputs of the latter and the output of the cam The mechanisms 26 are respectively input and common output unit 13.

Вспомогательный электродвигатель 24 электромеханического блока торможения 13 может быть выполнен в виде синхронного электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов, а измеритель 27 углового положения и частоты вращения вала вспомогательного электродвигателя 24 - в виде совокупности вращающегося трансформатора 29 и включенного на его выходе преобразователя 30 "угол, скорость-код". The auxiliary motor 24 of the electromechanical braking unit 13 can be made in the form of a synchronous electric motor with excitation from permanent magnets, and the meter 27 of the angular position and rotation frequency of the shaft of the auxiliary motor 24 can be a combination of a rotating transformer 29 and an angle, speed converter 30 included at its output 30 -the code".

Исполнительный электродвигатель 8 электромеханического блока движения 7 электропривода может быть выполнен в виде синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов, а измеритель 21 углового положения и частоты вращения вала исполнительного электродвигателя 8 - в виде совокупности вращающегося трансформатора 31 и включенного на его выходе преобразователя 32 "угол, скорость-код". The actuator motor 8 of the electromechanical movement unit 7 of the electric drive can be made in the form of a synchronous motor with excitation from permanent magnets, and the meter 21 of the angular position and speed of the shaft of the actuator motor 8 - in the form of a set of rotating transformer 31 and an angle converter 32 "turned on at its output, speed code. "

Задатчик 12 скорости и направления движения пульта управления 11 может быть снабжен рукояткой управления с бесконтактным заданием параметров. The controller 12 speed and direction of movement of the control panel 11 can be equipped with a control handle with non-contact setting of parameters.

Система торможения может быть снабжена рукояткой 33 ручного торможения. The braking system may be provided with a handle 33 for manual braking.

Силовой преобразователь 6 может быть выполнен по мостовой схеме с применением полупроводниковых элементов. The power Converter 6 can be performed on a bridge circuit using semiconductor elements.

Блок управления 5 и пульт управления 11 могут быть реализованы как на аналоговых элементах, так и на цифровых элементах с применением микропроцессорной техники. The control unit 5 and the control panel 11 can be implemented both on analog elements and on digital elements using microprocessor technology.

Электропитание транспортного средства может осуществляться как от аккумуляторной батареи (например с напряжением 24 В), так и от сети. The power supply of the vehicle can be carried out both from the battery (for example, with a voltage of 24 V), and from the network.

Механический тормоз 10 может быть выполнен с колодками 34 (фиг. 2) и кулачком 35, ось которого через рычаг 36, тягу 37, кулису 38 и кривошип 39 связана с редуктором 25 электромеханического блока торможения 13. Тяга 37 связана с пружиной 40, а кривошип 39 с толкателем 41. Кулиса 38 через кардан 42, тягу 43 и механизм расцепления 44 связана с рукояткой ручного торможения 33. The mechanical brake 10 can be performed with pads 34 (Fig. 2) and a cam 35, the axis of which through the lever 36, the rod 37, the link 38 and the crank 39 is connected to the gearbox 25 of the electromechanical braking unit 13. The rod 37 is connected to the spring 40, and the crank 39 with a pusher 41. The link 38 through the driveshaft 42, the rod 43 and the release mechanism 44 is connected to the handbrake 33.

Система управления транспортным средством работает следующим образом. The vehicle control system operates as follows.

В исходном состоянии колеса 1, 2 заторможены с помощью тормозов 10. Ручка управления задатчика 12 находится в отпущенном (нейтральном) положении. Системы управления электроприводов 3, 4 обесточены. In the initial state, the wheels 1, 2 are braked by the brakes 10. The control knob of the setter 12 is in the released (neutral) position. The control systems of electric drives 3, 4 are de-energized.

При подаче электропитания осуществляется тестирование системы управления (технические средства, осуществляющие указанное тестирование, на фиг. 1 не показаны), после чего по выходному сигналу U₁₃ угла логического переключения 14 включается электромеханический блок 13. Электродвигатель 24 через редуктор 25 и кулачковый механизм 26 обеспечивает взведение тормозов 10 и растормаживание осей ведущих колес 1, 2.When the power is supplied, the control system is tested (the technical means that carry out the specified testing are not shown in Fig. 1), after which the electromechanical unit 13 is turned on by the output signal U _{13 of} the logical switching angle 14. The electric motor 24 through the gearbox 25 and the cam mechanism 26 provides cocking brakes 10 and brake release of axles of driving wheels 1, 2.

На выходе задатчика 12 (ручка управления типа "джойстик" находится в отпущенном нейтральном положении) устанавливается нулевой сигнал т.е. U_з = 0), на силовой преобразователь 6 подается силовое питание. По сигналу U₁₅ с выхода узла логического переключения 14 включается управляемый переключатель 15 (перекидной контакт занимает нижнее положение на фиг. 1) и задействуется контур обратной связи по угловому положению α вала исполнительного двигателя 8. При этом устанавливается так называемый режим "электрического арретира", при котором ведущие колеса удерживаются в начальном нулевом состоянии с помощью двухконтурной следящей системы с замкнутыми цепями обратной связи по скорости ω и угловому положению α вала исполнительного двигателя. Выбор параметров корректирующих элементов 18, 19 обеспечивает требуемые статические показатели электроприводов 3, 4 в указанном состоянии.At the output of the setter 12 (the control stick of the "joystick" type is in the released neutral position), a zero signal is set i.e. U _s = 0), power converter 6 is supplied with power supply. According to the signal U _15, from the output of the logical switching unit 14, the controlled switch 15 is turned on (the change-over contact is in the lower position in Fig. 1) and the feedback loop for the angular position α of the actuator shaft 8 is activated. The so-called “electric arrestor” mode is set, in which the drive wheels are kept in the initial zero state by means of a dual-circuit servo system with closed feedback circuits for the speed ω and the angular position α of the drive motor shaft. The selection of the parameters of the correction elements 18, 19 provides the required static indicators of the electric drives 3, 4 in the specified state.

При выводе ручки управления пульта управления 11 из нейтрального положения на выходе задатчика 12 появляется сигнал U_з ≠ 0, соответствующий заданной текущей скорости движения в заданном направлении. Управляемый переключатель 15 возвращается в исходное (показанное на фиг. 1) положение. В одноконтурной следящей системе с замкнутой обратной связью по скорости обеспечивается отработка заданной скорости с динамическими показателями, определяемыми выбором параметров корректирующего элемента 19.When the control knob of the control panel 11 is brought out of neutral position at the output of the setter 12, a signal U _z ≠ 0 corresponding to a given current speed in a given direction appears. The controlled switch 15 is returned to its original (shown in Fig. 1) position. In a single-loop servo system with closed speed feedback, it is possible to refine a given speed with dynamic indicators determined by the choice of parameters of the correction element 19.

Формирователь управляющих сигналов 20 (выполняющий по существу функции координатного преобразователя в случае применения исполнительного двигателя переменного тока) обеспечивает преобразование сигнала рассогласования в сигналы задания токов, поступающие на вход силового преобразователя 6. При этом могут использоваться опорные сигналы с выходов измерителя 21. The driver of the control signals 20 (essentially performing the functions of a coordinate converter in the case of using an AC executive motor) converts the error signal into current setting signals supplied to the input of the power converter 6. In this case, reference signals from the outputs of the meter 21 can be used.

Получаемые на выходе силового преобразователя 6 напряжения (токи) питают обмотки электродвигателя 8 и на его валу развивается момент, необходимый для приведения в движение ведущего колеса 1. Received at the output of the power transducer 6 voltage (currents) feed the windings of the electric motor 8 and the moment necessary for driving the drive wheel 1 develops on its shaft.

Для остановки транспортного средства ручка управления пульта управления 11 отпускается и автоматически занимает нейтральное положение. На выходе задатчика 12 устанавливается нулевой сигнал, т.е. U_з = 0. При снижении текущей скорости ω до нуля (точнее до некоторого установленного минимального значения ω_мин) узел логического переключения 14 обеспечивает переключение управляемого переключателя 15 (перекидной контакт занимает нижнее положение, фиг. 1) устанавливая для системы управления электроприводами движения режим "электрического арретира".To stop the vehicle, the control handle of the control panel 11 is released and automatically takes a neutral position. At the output of the setter 12, a zero signal is set, i.e. U _s = 0. When reducing the current speed ω to zero (more precisely, to some set minimum value ω _min ), the logical switching unit 14 provides the switching of the controlled switch 15 (changeover contact is in the lower position, Fig. 1) setting the mode " electric arrestor. "

Одновременно в узле логического переключения 14 производится анализ ошибки δ

на выходе элемента сравнения 17. Если остановка транспортного средства произведена на ровной поверхности, значение требуемого момента на валу электродвигателя 8 невелико и ошибка δ

на выходе элемента сравнения 17 не превышает некоторой установленной пороговой величины, т.е. δ

< δ_пор (величина порога может корректироваться в системе управления в зависимости от совокупности различных факторов и режимов работы). В этом случае поддержание системы в состоянии покоя осуществляется только за счет действия "электрического арретира".At the same time, in the logical switching unit 14, an analysis of the error δ

at the output of the comparison element 17. If the vehicle was stopped on a flat surface, the value of the required moment on the shaft of the electric motor 8 is small and the error δ

at the output of the comparison element 17 does not exceed a certain set threshold value, i.e. δ

<δ _pores (the threshold value can be adjusted in the control system depending on a combination of various factors and operating modes). In this case, the system is maintained at rest only due to the action of the "electric arrestor".

Если остановка произведена в условиях, требующих развития на валу электродвигателя момента (например при остановке на уклоне), то на выходе элемента сравнения 17 величина ошибки δ

превышает установленное пороговое значение, т. е. δ

> δ_пор. При этом отсутствие на выходе узла логического переключения 14 сигнала U₁₃ обеспечивает отключение электромеханического блока торможения 13. При этом приводятся в действие тормоза 10 и затормаживаются оси ведущих колес 1, 2. Одновременно по сигналу U₆ с узла 14 снимается питание с силового преобразователя 6. С учетом изложенного рабочие состояния узла логического переключения 14 могут быть отражены следующей таблицей:
где U_з - сигнал на выходе задатчика 9;
U₁₃ - сигнал управления для электромеханического блока торможения 13;
U₁₅ - сигнал управления для управляемого переключателя;
U₆ - сигнал отключения питания с силового преобразователя 6;
δ

- сигнал ошибки на выходе элемента сравнения 17;
ω - текущая скорость вращения вала исполнительного двигателя 8 в электроприводе;
+ - наличие сигнала;
- - отсутствие сигнала;
х - произвольное значение сигнала.If the stop is made under conditions that require the development of a torque on the motor shaft (for example, when stopping on a slope), then the error δ

exceeds the set threshold value, i.e., δ

> δ _pore . The absence of the output node 14 of the logical switching signal U ₁₃ will disable the electromechanical brake unit 13. In this actuated brakes 10 braked and the axis of the drive wheels 1, 2. At the same time by ₆ U signal from unit 14 is removed from the power of the power converter 6. In view of the above, the operating states of the logical switching unit 14 can be reflected in the following table:
where U _s - the signal at the output of the setter 9;
U ₁₃ - control signal for the electromechanical braking unit 13;
U ₁₅ is a control signal for a controllable switch;
U ₆ - power off signal from the power Converter 6;
δ

- an error signal at the output of the comparison element 17;
ω is the current rotation speed of the shaft of the actuating motor 8 in the electric drive;
+ - signal presence;
- - lack of signal;
x is an arbitrary value of the signal.

В предложенном транспортном средстве осуществляется торможение как через основные электроприводы 3, 4 (при их включении в режим "электрического арретира"), так и с помощью тормозов 10, управляемых от электромеханического блока 13. In the proposed vehicle, braking is carried out both through the main electric drives 3, 4 (when they are turned on in the "electric arrestor" mode), and with the help of brakes 10, controlled from the electromechanical unit 13.

Торможение в режиме "электрического арретира" определяет высокую точность позиционирования транспортного средства, определяемую действием следящей системы с замкнутыми обратными связями по скорости и угловому положению. Braking in the "electric arrestor" mode determines the high accuracy of vehicle positioning, determined by the action of the tracking system with closed feedbacks in speed and angular position.

Затормаживание осей ведущих колес (при возвращении тормозов 10 в исходное состояние) производится лишь тогда, когда требуется большой момент на валу исполнительного двигателя электропривода движения для удержания транспортного средства в состоянии покоя (и при выполнении дополнительных условий: сигнал задания равен нулю, скорость вращения вала исполнительного двигателя, а следовательно и скорость движения близки к нулю) и необходимо снизить расход электроэнергии. Т.е. в нормальном рабочем режиме (например при движении по ровной поверхности) торможение транспортного средства может осуществляться только за счет действия "электрического арретира", при котором не требуется включение механических тормозов. Это определяет снижение потребляемой электроэнергии, улучшение эксплуатационных показателей за счет снижения шума и электромагнитных помех и повышение надежности. The axles of the driving wheels are braked (when the brakes 10 return to their initial state) only when a large moment is required on the drive shaft of the drive electric drive motor to keep the vehicle at rest (and if additional conditions are met: the reference signal is zero, the speed of rotation of the drive shaft engine, and therefore the speed is close to zero) and it is necessary to reduce energy consumption. Those. in normal operating mode (for example, when driving on a flat surface), the vehicle can be braked only due to the action of the "electric arrestor", which does not require the inclusion of mechanical brakes. This determines a reduction in energy consumption, improved performance by reducing noise and electromagnetic interference and increasing reliability.

Затормаживание осей ведущих колес путем возвращения тормозов 10 в исходное положение может быть осуществлено и от рукоятки 33 ручного торможения независимо от состояния системы управления, а также по аварийным сигналам, например превышения допустимых токов, перегрева двигателей и т.п. (средства, осуществляющие аварийное торможение, не показаны). The braking of the axles of the driving wheels by restoring the brakes 10 to their original position can also be carried out from the handbrake handle 33, regardless of the state of the control system, as well as by alarms, for example, exceeding permissible currents, overheating of motors, etc. (emergency braking means not shown).

Тормозная система транспортного средства может быть выполнена таким образом, чтобы усилие, требуемое на освобождение осей ведущих колес от тормозных колодок 34 (фиг. 2) и растягивание пружин 40, компенсировалось действием толкателя 41 на кривошип 39 в его взведенном состоянии. При этом от электродвигателя 24 не требуется развитие момента, а токи в его обмотках могут быть снижены до минимального уровня, что может быть обеспечено по сигналу с датчика концевого положения 28. The vehicle brake system can be designed so that the force required to release the axles of the drive wheels from the brake pads 34 (Fig. 2) and the tension of the springs 40 is compensated by the action of the pusher 41 on the crank 39 in its cocked state. Moreover, the development of the moment is not required from the electric motor 24, and the currents in its windings can be reduced to a minimum level, which can be provided by a signal from the end position sensor 28.

Указанное обстоятельство также определяет снижение общего расхода электроэнергии в системе в сравнении с известными решениями, требующими постоянного расхода электроэнергии на поддержание электромагнитных муфт во включенном состоянии (при расторможенных колесах). This circumstance also determines a decrease in the total energy consumption in the system in comparison with the known solutions requiring a constant energy consumption for maintaining electromagnetic couplings in the on state (when the wheels are braked).

Применение в качестве исполнительных двигателей 8,24 синхронных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов и с установленными на их валах соответственно датчиками углового положения 31, 29 обеспечивает реализацию pежима бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ) с возможностью коррекции питающих двигатели напряжений (токов) по величине и фазе, что определяет повышение качества управления и надежности системы в целом в сравнении с известными решениями, предусматривающими использование в электроприводах двигателей постоянного тока. The use of 8.24 synchronous motors as excitation motors with permanent magnets and with angular position sensors 31, 29 mounted on their shafts, respectively, ensures the operation of a contactless direct current motor (BDT) with the possibility of correcting the voltage (current) supplying the motors to the magnitude and phase, which determines an increase in the quality of control and reliability of the system as a whole in comparison with known solutions involving the use of continuous about current.

Применение в задатчике 12 рукоятки управления типа "джойстик" с бесконтактным заданием величины скорости и направления движения также определяет повышение надежности системы. The use of a joystick control handle with a non-contact setting of the magnitude of speed and direction of movement in the setter 12 also determines an increase in the reliability of the system.

Таким образом в предложенном транспортном средстве в сравнении с известными обеспечивается снижение расходуемой электроэнергии (в транспортном средстве с автономным питанием это определяет к тому же увеличение запаса хода), увеличение точности позиционирования при остановках, улучшение эксплуатационных показателей за счет снижения шума и электромагнитных помех и повышение надежности. Thus, in the proposed vehicle in comparison with the known ones, a reduction in the consumed electric energy is ensured (in a vehicle with autonomous power, this also determines an increase in the power reserve), an increase in the accuracy of positioning during stops, an improvement in operational performance due to a decrease in noise and electromagnetic interference and an increase in reliability .

Claims

1. ELECTRIC VEHICLE VEHICLE, containing electric drives, each of which consists of a control unit connected in series, a power converter and an electromechanical movement unit, made with an executive electric motor connected through a gearbox to the axis of the corresponding drive wheel, and a mechanical brake, a control panel with a speed controller and the direction of movement, characterized in that it introduced an electromechanical braking unit, made with inputs on the number of electric drives and the total the output associated with the mechanical brakes of the latter, in each electric drive, the control unit is equipped with a logical switching unit with three inputs and three outputs, a controlled switch, two comparison elements, two corrective elements and a driver of control signals, an electromechanical movement unit - a measuring device of the angular position and shaft speed an executive electric motor, and each power converter is made with an additional input for power off, while in each electric In the drive, the first input of the first comparison element, which is the input of the control unit, is connected to the output of the speed and directional control unit, and the second input is connected to the first output of the meter of the angular position and rotation frequency of the actuator motor shaft, the input of the first correction element is connected via the controlled switch to the first input and the output of the first comparison element, and the output with one of the inputs of the second comparison element connected by another input to the second output of the meter of angular position and frequencies the shaft of the actuator motor, and the output to the input of the second correction element, the inputs of the driver of the control signals are connected to the output of the second correction element and both outputs of the meter for the angular position and frequency of rotation of the shaft of the actuator motor, and the output is the output of the control unit, the inputs of the logical switching unit are connected to the first input of the first comparison element, the output of the second comparison element and the second output of the angle and frequency meter are rotated I am the executive of the shaft of the motor and outputs - to the control input of a controlled switch, disconnect the power converter input power and the corresponding input of the electromechanical brake unit.

2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the electromechanical braking unit includes a serially connected auxiliary control unit, a power converter and an electric motor connected through an auxiliary gearbox with a cam mechanism, a meter for the angular position and shaft speed of the auxiliary motor, and an end sensor positions of the auxiliary gearbox, the outputs of which are connected to the signal inputs of the auxiliary control unit, while the control inputs are ednego and output cam mechanism are respectively input and a common outlet of the unit.

3. The vehicle according to claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary motor of the electromechanical braking unit is made in the form of a synchronous motor with excitation from permanent magnets, and the meter of the angular position and frequency of rotation of the shaft of the auxiliary motor is in the form of a set of a rotating transformer and turned on its output converter angle, speed - code.

4. The vehicle according to claim 1, characterized in that the actuator motor of the electromechanical unit of movement of the electric drive is made in the form of a synchronous motor with excitation from permanent magnets, and the meter of the angular position and frequency of rotation of the shaft of the actuator motor is in the form of a set of rotating transformer and connected to it converter output angle, speed - code.

5. The vehicle according to claims 1 to 4, characterized in that the speed and direction controller of the control panel is equipped with a control handle with non-contact parameter setting.