SU1766726A1

SU1766726A1 - Apparatus for controlling electric drive of vehicle with traction engines, particularly , separate excitation engines

Info

Publication number: SU1766726A1
Application number: SU904883283A
Authority: SU
Inventors: Борис Семенович Бройдо
Original assignee: Б.С.Бройдо
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1992-10-07

Abstract

Использование: транспортные средства с двум ведущими колесами с индивидуальными электроприводами, например инвалидные кол ски, электропогрузчик и т.п. Сущность изобретени : с целью уменьшени разр да аккумул торной батареи при сто нке транспортного средства в указанное нерабочее врем питание обмоток независимого возбуждени блокируетс . С помощью одного и того же врем -задающе- го узла обеспечиваютс мала выдержка времени на включение корных цепей и больша выдержка времени на отключение обмоток возбуждени на врем торможр- ни . Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключени с временем торможени транспортного средства . 1 ил.Usage: vehicles with two driving wheels with individual electric drives, such as wheelchairs, electric loaders, etc. SUMMARY OF THE INVENTION: In order to reduce the battery discharge, when the vehicle is stationary during the specified non-working time, the power supply to the independent excitation windings is blocked. Using the same time-setting node, a short delay time for switching on the root circuits and a longer delay time for turning off the excitation windings during the braking time are provided. In addition, there is an automatic adjustment of the off time to the braking time of the vehicle. 1 il.

Description

(Л(L

СWITH

Изобретение относитс к области управлени транспортными средствами с двум ведущими колесами с индивидуальными электроприводами и может быть использовано дл управлени инвалидными кол сками , электропогрузчиками и т.п.The invention relates to the field of driving with two drive wheels with individual electric drives and can be used to control wheelchairs, electric lift trucks, etc.

Известно устройство управлени электроприводом транспортного средства, содержащее два питаемых от аккумул торной батареи блока управлени т говыми двигател ми ведущих колес, каждый из которых имеет аналоговый и релейный входы дл задани , соответственно, скорости и направлени вращени т гового двигател , управл ющий рычаг, выполненный с возможностью вращени относительно двух взаимно перпендикул рных осей, с каждой из которых св заны соответственно задат- чик скорости и задатчик рассогласовани скоростей т говых двигателей, выполненные в виде потенциометров, два сумматора.A device for controlling an electric vehicle of a vehicle is known, which contains two battery-powered traction drivetrain control unit, each of which has analog and relay inputs for setting, respectively, the speed and direction of rotation of the traction engine, a control lever made from the possibility of rotation with respect to two mutually perpendicular axes, each of which is associated respectively with a speed indicator and a speed error generator of traction engines, you filled as potentiometers, two adders.

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 управлени и входами пороговых элементов, к выходам которых подключены релейные входы блоков управлени (1)two threshold elements and an inverter, with the output of the first potentiometer connected to the first inputs of both adders, and the output of the second potentiometer to the input of the inverter and the second input of the first adder, the second input of the second adder connected to the output of the inverter, and the outputs of the adders to the analog inputs of the control units and the inputs of the threshold elements, the outputs of which are connected to the relay inputs of the control units (1)

Недостатком этого устройства вл етс то, что при использовании двигателей посто нного тока с независимым возбуждением обмотки возбуждени потребл ют ток от аккумул торной батареи как во врем движени , так и при сто нке транспортного средства, что вызывает ускоренный разр д батареи.The disadvantage of this device is that when using DC motors with independent excitation, the excitation windings draw current from the battery both during driving and when the vehicle is parked, which causes an accelerated discharge of the battery.

Цель изобретени - повышение эффективности управлени путем предотвращеVIThe purpose of the invention is to increase the efficiency of control by preventing the

ОABOUT

OsOs

VI го оVI go about

ни энергопотреблени обмотками возбуждени т говых двигателей во врем сто нки транспортного средства.Neither the power consumption of the excitation windings of the traction motors during the parking of the vehicle.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл управлени электроприводом транспортного средства с т говыми двигател ми преимущественно независимого возбуждени , содержащее управл ющий рычаг, установленный с возможностью поворота относительно двух взаимно пер- пендикул рныУЬсе й, бв занных с движками потёнциометричесхих задатчиков скорости рассогласовани скбростей т говых 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 рассогласовани скоростей т говых двигателей, два блока управлени выполненных с выходами, предназначенными дл подключени корных 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 управлени , вход одного нелинейного блока соединен с выходом задатчика скорости, а вход другого нелинейного блока - с выходом задатчика рассогласовани скоростей т говых 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 управл ющими входами третьего и четвертого ключей, установленных в цеп х обмоток возбуждени т говых двигателей , а управл ющие входы первого и второго ключей подключены к выходу компаратора .The goal is achieved by the fact that the device for controlling the electric drive of a vehicle with a traction engine is predominantly independent excitation, which contains a control lever that is installed with the possibility of rotation relative to two mutually perpendicular displacements of scoprosters engine, the first adder, the inputs of which are connected to the outputs of both setters, the second adder, one of the inputs of which is connected to the output of speed sensor, and another input to the output of the inverter connected by the input with the output of the speed error matching unit of the traction motors, two control units made with the outputs intended to connect the main windings of the motors, analog and relay inputs, the first of which are connected to the outputs of the corresponding adders connected to the inputs of the corresponding threshold elements, entered four keys, two nonlinear blocks, the element AND-NOT, the inertial element, the comparator and the element OR, the first and second key connected between the outputs of the corresponding threshold elements and the relay inputs of the respective control units, the input of one nonlinear block is connected to the output of the speed limiter, and the input of another nonlinear block is connected to the output of the speed error matching terminal of the traction motors, the inputs of the IL-AND element are connected to the outputs of the nonlinear blocks, and the output directly to one input and through a series-connected inertial link and comparator to another input of the OR element, the output of the latter is connected to control inputs retego and fourth key set in chains excitation winding the traction motors and the control inputs of the first and second keys connected to the output of the comparator.

На чертеже представлена функциональна схема предлагаемого устройства дл управлени электроприводом транспортного средства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device for controlling the electric drive of a vehicle.

Т говые двигатели 1, 2 подключены к блокам 3, 4 управлени , которые питаютс от аккумул торной батареи 5 со средней точкой. Каждый блок управлени имеет аналоговый вход 6 (7) дл задани скоростиThe traction motors 1, 2 are connected to the control units 3, 4, which are powered by the middle battery 5 battery. Each control unit has an analog input 6 (7) to set the speed

т гового двигател и релейный вход 8 (9) дл задани направлени вращени .traction motor and relay input 8 (9) to set the direction of rotation.

С управл ющим рычагом 10 сочленены потенциометрические задатчики 11 и 12,Potentiometric adjusters 11 and 12 are connected to the control lever 10,

первый из которых служит дл задани скорости вращени т говых двигателей 1, 2, а второй - дл задани рассогласовани скоростей указанных двигателей. Выход задатчика 11 подключен к первым входамthe first of which serves to set the rotational speed of the traction motors 1, 2, and the second one to set the mismatch of the speeds of said engines. The output of the knob 11 is connected to the first inputs

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 14.0 adders 13,14 and the input of the first nonlinear block 15. The output of the setting device 12 is connected to the second input of the adder 13, the input of the second nonlinear block 16 and through the inverter 17 to the second input of the adder 14.

5 Выходы сумматоров 13, 14 подключены к аналоговым входам 6,7 блоков 4,3 управлени и через пороговые элементы 18, 19 к информационным входам ключей 20,21, выходы которых соединены с релейными вхо0 дами 8, 9 блоков 3, 4 управлени . 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 через5 The outputs of the adders 13, 14 are connected to the analog inputs 6.7 of the control unit 4.3 and through the threshold elements 18, 19 to the information inputs of the keys 20.21, the outputs of which are connected to relay inputs 8, 9 of the control units 3, 4. The outputs of the nonlinear blocks 15, 16 are connected to two inputs of the element IS-NOT 22, the output of which is connected to the first input of the two-input element OR 23, as well as through

5 инерционное звено 24 и компаратор 25 с зоной нечувствительности - ко второму входу элемента ИЛИ 23, выход которого соединен с управл ющими входами бесконтактных ключей 26, 27, через которые5 an inertial link 24 and a comparator 25 with a dead zone - to the second input of the element OR 23, the output of which is connected to the control inputs of the contactless keys 26, 27, through which

0 обмотки возбуждени 28, 29 т говых двигателей 1, 2 подключены к аккумул торной батарее 5. Выход компаратора 25 соединен с управл ющими (запирающими) входами ключей 20, 21. Нелинейные блоки 15,0, excitation windings 28, 29 of traction motors 1, 2 are connected to a battery 5. The output of the comparator 25 is connected to the control (lock) inputs of the keys 20, 21. Nonlinear blocks 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 вл етс выходом нелинейного блока.5 16 have a U-shaped characteristic, so that the signal at the output of each of them is 1 if there is no signal at the input and O if the signal at the input exceeds a certain threshold value. Each of the non-linear blocks 15, 16 can be executed, for example, in the form of two comparators, the first of which has a positive, the second - a negative insensitivity zone. The inputs of both comparators are combined and form the input of the nonlinear block, and the outputs are connected to two inputs of the OR – NOT circuit whose output is the output of the nonlinear block.

Инерционное звено 24 может быть реа0 лизовано в виде операционного усилител , в цепь обратной св зи которого включены резистор и конденсатор.The inertia link 24 can be implemented as an operational amplifier, the feedback circuit of which includes a resistor and a capacitor.

Каждый из ключей 20, 21 может быть выполнен, например, в виде инвертора, со5 бранного на операционном усилителе с транзистором, шунтирующим резистор обратной св зи. При этом информационный вход ключа совпадает с входом инвертора, а запрещающим входом вл етс база указанного транзистора.Each of the keys 20, 21 can be implemented, for example, in the form of an inverter, coupled to an operational amplifier with a transistor, which shunts a feedback resistor. In this case, the information input of the key coincides with the input of the inverter, and the inhibiting input is the base of the specified transistor.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Когда управл ющий рычаг 10 находитс в среднем положении выходные напр жени 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 возбуждени отключены от аккумул торной батареи 5. Нулевой сигнал компаратора 25, поданный на запрещающие входы ключей 20, 21,запрещает прохождение релейного сигнала на входы 8, 9 блоков 3,4 управлени и кори двигателей 1,2 обесточены. При поворотеуправл юще- го рычага 10, например, в положение вперед выходное напр жение задатчика 11 поступает через оба сумматора 13, 15 на входы 6, 7 блоков управлени 3, 4 и формирует уставки скорости левого и правого двигател . Одновременно в зависимости от знака указанного напр жени срабатывают в том или другом направлении пороговые элементы 18, 19 и подготавливают сигнал направлени на информационных входах ключей 20, 21. При дополнительном повороте управл ющего рычага 10, например, в направлении вправо по вл етс напр жение на выходе задатчика 12, которое суммируетс с напр жением на первом выходе сумматора 13 и вычитаетс из напр жени на первом входе сумматора 14, вызыва увеличение уставки скорости левого двигател и уменьшение уставки скорости правого двигател на входах 6, 7 блоков 4, 3 управлени .When the control lever 10 is in the middle position, the output voltages of the setting units 11, 12 are zero. The signals at both inputs of the NAND element 22 correspond to logical 1, and the output signal to logical O. Accordingly, at the outputs of the inertial link 24, comparator 25, and OR element 23, the signals are also zero and the excitation windings 28, 29 are disconnected from the battery 5. The zero signal of the comparator 25, applied to the inhibitory inputs of the keys 20, 21, prohibits the passage of the relay signal to the inputs 8, 9 of the control units 3.4 and the measles of the motors 1.2 are de-energized. When the control lever 10 is rotated, for example, to the forward position, the output voltage of the setting device 11 flows through both adders 13, 15 to the inputs 6, 7 of the control units 3, 4 and forms the speed settings of the left and right engine. At the same time, depending on the sign of the indicated voltage, threshold elements 18, 19 are triggered in one direction or another and prepare a direction signal at the information inputs of the keys 20, 21. When the control lever 10 is additionally turned, for example, the voltage to the right appears the output of the setpoint 12, which is summed with the voltage at the first output of the adder 13 and subtracted from the voltage at the first input of the adder 14, causes an increase in the speed setpoint of the left engine and a decrease in the speed setpoint of the right motor Atel at the inputs 6, 7 blocks 4, 3 controls.

При угле поворота управл ющего рычага 10, при котором выходное напр жение любого (или обоих) задатчиков 11, 12 превысит пороговое значение нелинейных блоков 15, 16, на выходе элемента И-НЕ 22 по вл етс сигнал логической 1. Немедленно (по сигналу на втором входе элемента ИЛИ 23}срабатывают ключи 26, 27, которые подают питание на обмотки 28, 29 возбуждени . После нарастани напр жени на выходе инерционного звена 24 до значени , определ емого зоной нечувствительности компаратора 25, на выходе последнего с выдержкой времени твкл по вл етс сигнал логической 1, который открывает ключи 20, 21, что разрешает зы- . дачу сигналов пороговых элементов 18, 19 на входы 8, 9 блоков 3, 4 управлени и подачу напр жений, соответствующих уставкам на входах 6, 7, на корные цепи т говых двигателей 1, 2. Выдержка времени твкл необходима дл того, чтобы напр жение на корь было подано не ранее, чем поток возбуждени двигател нарастет до номинальной величины.When the angle of rotation of the control lever 10, at which the output voltage of any (or both) setting devices 11, 12 exceeds the threshold value of the nonlinear blocks 15, 16, the logical output 1 appears at the output of the NAND-22 element. Immediately (by the signal on the second input of the element OR 23} switches the keys 26, 27, which supply power to the excitation windings 28, 29. After the voltage at the output of the inertial link 24 rises to a value determined by the dead band of the comparator 25, the output voltage of the inertial link 24 signal is logical 1, which opens the keys 20, 21, which allows the signaling of the threshold elements 18, 19 to the inputs 8, 9 of the control units 3, 4 and the supply of voltages corresponding to the settings at the inputs 6, 7 to the traction core circuits motors 1, 2. The time delay tvkl is necessary in order for the measles voltage to be applied no earlier than the engine excitation flow rises to the nominal value.

Напр жение Vn на выходе инерционного звена нарастает по законуThe voltage Vn at the output of the inertial link increases according to the law

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

где Vi - напр жение логической 111 на выходе элемента 22 И-НЕ, В:where Vi is the logical voltage 111 at the output of element 22 NAND, B:

Т - посто нна времени инерционного звена 24, с.T is the time constant of the inertial link 24, p.

Поскольку компаратор 25 срабатывает при напр жении Vn V3H, где V3H - ширина зоны нечувствительности компаратора, тоSince the comparator 25 is triggered by the voltage Vn V3H, where V3H is the width of the comparator dead band,

ТВкл Т| ln(1-V3H/Vi)|.Tvkl t | ln (1-V3H / Vi) |.

Так, например, при Т 1 с и V3H/Vi 0,1 Твкл « 0,1 с, что дл большинства маломощных двигателей достаточно дл нарастани потока возбуждени до номинальной величины.Thus, for example, at T 1 s and V3H / Vi 0.1 Tcl = 0.1 s, which for most low-powered engines is enough to increase the excitation flow to the nominal value.

При возврате управл ющего рычага 10 в нейтральное положение (торможение транспортного средства) сигнал на выходе элемента И-НЕ 22 сразу же становитс равным нулю, но выходной сигнал компаратора 25 остаетс равным логической 1, котора сохран етс и на выходе элемента ИЛИ 23, поэтому обмотки 28, 29 возбуждени отключаютс не сразу. Выходное напр жение инерционного звена 24 спадает по законуWhen the control lever 10 returns to the neutral position (vehicle braking), the signal at the output of the NE-NE element 22 immediately becomes equal to zero, but the output signal of the comparator 25 remains equal to logical 1, which is also maintained at the output of the OR element 23, therefore the windings 28, 29 excitations do not turn off immediately. The output voltage of the inertia link 24 decreases according to the law.

Vn VKoHexp(-t/T),Vn VKoHexp (-t / T),

где VKOH - напр жение на выходе инерционного звена 24 Б момент начала торможени .where VKOH is the voltage at the output of the inertial link 24B the moment of the start of braking.

Если управл ющий рычаг 10 был выведен из нейтрального положени более ЗТс (что соответствует Зс), то и выходной сигнал компаратора 25 станет равным нулю с задержкойIf the control lever 10 was removed from the neutral position more than 3TC (which corresponds to the ES), then the output signal of the comparator 25 will become zero with a delay

5050

Т01КЛ Т| lnV3H/VKOHl,T01KL T | lnV3H / VKOHl,

после чего отключаетс питание обмоток возбуждени 28, 29 и обнул етс разрешающий сигнал на включение корных цепей на запрещающем входе ключей 20, 21. Указанна задержка необходима дл того, чтобы торможение двигател осуществл лось с полным потоком возбуждени . При выбранных выше значени х Т и V3H/Vi,then the power supply to the excitation windings 28, 29 is turned off and the enabling signal to turn on the root circuits on the inhibit input of the keys 20, 21 is nullified. The indicated delay is necessary for the engine to be braked with a full excitation flow. With the above selected values of T and V3H / Vi,

ТЪткл 1.1П 0,,3 С.Ttkl 1.1P 0, 3 C.

Таким образом, с помощью одного и того же врем задающего устройства обеспечиваетс мала выдержка времени тВкл. на отключение корных цепей и больша выдержка времени Готкл. на отключение об- моток возбуждени на врем торможени (в рассмотренном примере т0ткл./Твкл 23). Кроме того имеет место автоматическое согласование времени отключени с временем торможени транспортного средства - чем больше (меньше) длительность команды управлени (врем вывода рычага из нейтрального положени ), тем больше (меньше) скорость, до которой разгон етс транспортное средство и, следовательно, врем тор- можени , но одновременно тем выше (ниже) значение и, следовательно, больше (меньше ) врем отключени .Thus, using the same time setting device provides a short time delay mVc. to disconnect the root chains and the Gotkl time delay is long. to turn off the excitation winding for the duration of deceleration (in the considered example, t0tcl / Tcl 23). In addition, there is an automatic adjustment of the off time with the vehicle deceleration time - the longer (less) the control command duration (time to move the lever out of the neutral position), the greater (less) the speed to which the vehicle accelerates and, consequently, the torus time - can, but at the same time, the higher (lower) the value and, therefore, the longer (shorter) the shutdown time.

Claims

Invention Formula

A device for controlling an electric drive of a vehicle with traction engines, preferably independent excitation, comprising a control lever mounted with the possibility of rotation relative to two mutually perpendicular axes associated with the engines of potentiometric speed detectors and the speed error of the traction engines the first accumulator, the inputs of which are connected to the outputs of both setters, the second adder, one of the inputs of which is connected to the output of the speed setting unit, and the other input - to the output Do the inverter connected to the input

the output of the speed error master, two control units made with the outputs intended for connecting the main windings of the traction motors, analog and relay inputs, the first of which are connected to the outputs of the corresponding adders connected to the inputs of the respective threshold elements, in order to increase the control efficiency by preventing the power consumption of the excitation windings of the traction motors during the parking of the vehicle, four There are two nonlinear blocks, an ISET element, an inertial link, a comparator and an OR element, the first and second keys are connected between the outputs of the corresponding threshold elements and the relay inputs of the corresponding control blocks, the input of one nonlinear block is connected to the output of the speed limiter, and the nonlinear unit — with the output of the speed error mastering device of the traction motors, the inputs of the IL AND – NE element are connected to the outputs of the nonlinear blocks, and the output is directly to one input and sequentially switched on inertial element and a comparator to the other input of the OR gate, the output of the last is connected with the control inputs of the third and fourth key set in chains excitation winding the traction motors and the control inputs of the first and second keys connected to the output of the comparator.