專利名稱：機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于控制裝置，具體涉及一種機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，雖然交流傳動(dòng)以其高效、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)獲得推寵，但我國原有內(nèi)燃機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)仍以機(jī)械傳動(dòng)方式為主，此傳動(dòng)方式故障率高，且效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述機(jī)械傳動(dòng)方式存在的問題，本實(shí)用新型的目的即是提供一種機(jī)車交流輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置。為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置，包括交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制部分，其特征在于還包括輔助電動(dòng)機(jī)的投切控制部分，該投切控制部分以單片機(jī)為主控制芯片，單片機(jī)根據(jù)經(jīng)電流/電壓變換電路轉(zhuǎn)換后輸入的低溫水和高溫水溫度信號(hào)，經(jīng)光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)控制冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器控制線圈以控制冷卻風(fēng)扇的投入或切除工作，同時(shí)冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器輔助觸點(diǎn)反饋信號(hào)經(jīng)光耦隔離電路輸入至單片機(jī)；由電源電路為裝置中各模塊電路提供工作電源。所述的單片機(jī)為INTEL80C196。所述的驅(qū)動(dòng)電路采用MOS管。采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單合理，能夠?qū)F(xiàn)有的交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制與交流輔助發(fā)電機(jī)投切控制有效結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)的交流化。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。根據(jù)機(jī)車控制系統(tǒng)的要求，可實(shí)現(xiàn)交流傳動(dòng)的機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置要完成兩部分功能其一是由三相輔發(fā)電壓送入控制裝置，經(jīng)過整形放大和頻率變換，得出輔發(fā)的線電壓值和柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速值，計(jì)算出v/f的值，使其滿足V/f的控制要求。若V/f的值小于要求值，則增加斬波勵(lì)磁開通角，使輸出電壓升高，于是V/f的值增大；反之，減小開通角，輸出電壓降低。其二是對(duì)低溫水及高溫水溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，按照相關(guān)技術(shù)要求，控制輔助系統(tǒng)冷卻風(fēng)扇電機(jī)的投入或切除，使系統(tǒng)工作在高效運(yùn)行的模式下。如因各種原因投切失敗，系統(tǒng)會(huì)給出故障信號(hào)。本實(shí)用新型的機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置，主要包括交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制和輔助電動(dòng)機(jī)的投切控制兩部分。其中交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制部分采用現(xiàn)有的機(jī)車交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制裝置。輔助電動(dòng)機(jī)的投切控制部分以單片機(jī)為主控制芯片，由單片機(jī)根據(jù)經(jīng)電流/電壓變換電路轉(zhuǎn)換后輸入的低溫水和高溫水溫度信號(hào)，經(jīng)光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)控制冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器控制線圈以控制冷卻風(fēng)扇的投入或切除工作，同時(shí)冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器輔助觸點(diǎn)反饋信號(hào)經(jīng)光耦隔離電路輸入至單片機(jī)。本裝置有電源電路為裝置中各模塊電路提供工作電源。如圖1所示，本實(shí)用新型中輔助電動(dòng)機(jī)的投切控制部分在實(shí)施例中采用 INTEL80C196單片機(jī)為主控制芯片。以INTEL80C196為主機(jī)，地址鎖存器采用74HC273，存儲(chǔ)器27CU8為最小外圍電路構(gòu)成單片機(jī)基本系統(tǒng)。輸入信號(hào)經(jīng)電流/電壓變換電路信號(hào)變換，輸出信號(hào)經(jīng)過光耦隔離、MOS管驅(qū)動(dòng)放大。本實(shí)用新型中交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制部分采用的是現(xiàn)有的機(jī)車交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其主電路結(jié)構(gòu)型式為直流斬波式。如圖1所示，實(shí)施例中該勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置采用IPM做為主元件。由于IPM工作在開關(guān)狀態(tài)，為了防止開通和關(guān)斷過程中di/dt、dv/ dt過大，對(duì)IPM的正常運(yùn)行造成威脅，電路中還附加了吸收網(wǎng)絡(luò)。輔發(fā)電壓信號(hào)經(jīng)整形變換電路將電壓信號(hào)和頻率信號(hào)輸入至投切控制部分中的單片機(jī)INTEL80C196。本實(shí)用新型中有電源電路為裝置中各模塊電路提供工作電源。根據(jù)機(jī)車的工作環(huán)境，電源要求具有一定的抗干擾、抗沖擊性能。由于模塊式開關(guān)電源具有體積小，重量輕，便于安裝，便于更換等特點(diǎn)，實(shí)施例中選用模塊式開關(guān)電源。根據(jù)單片機(jī)控制電路和IPM門極電路的需要，選擇具有兩路+15V和一路+5V獨(dú)立輸出的電源模塊，一路隔離15V為IPM的門極提供電源，另一路15V提供傳感器等電源，+5V提供給單片機(jī)的電源。本實(shí)用新型中軟件程序主要功能之一是完成輔助發(fā)電機(jī)三相輸出電壓隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而成正比例變化。其中，在低轉(zhuǎn)速區(qū)段，為了使負(fù)載電機(jī)易于起動(dòng)，采用較高的壓頻比，而在高轉(zhuǎn)速時(shí)，恢復(fù)正常壓頻比。為了滿足空載、輕載、重載等各種工況下系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)性能和滿意的靜態(tài)性能，采用了智能化PID調(diào)節(jié)。為防止在故障情況下，長期輸出較大電流，對(duì)輔發(fā)電機(jī)造成危害，還采用了限制最大脈寬導(dǎo)通時(shí)間的措施。該軟件程序主要包括初始化、A/D變換、頻率采樣、智能PID運(yùn)算、最大脈寬限制等部分。其中A/D變換部分是利用單片機(jī)80C196的模擬口對(duì)三相反饋電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，它是10位A/D轉(zhuǎn)換器。此外，由于機(jī)車系統(tǒng)中經(jīng)常遇到脈沖干擾，而干擾通常只影響個(gè)別采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，且此數(shù)據(jù)與其他采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)相差比較大，因此，程序中同時(shí)采用了防脈沖干擾算術(shù)平均值的數(shù)字濾波。頻率采樣是利用了 80C196的高速輸入的捕捉功能，對(duì)頻率輸入的前沿進(jìn)行定時(shí)，而后，計(jì)算出頻率。該軟件程序主要功能之二是根據(jù)高溫水溫度和低溫水(即低溫水)溫度完成輔助電動(dòng)機(jī)的投入或切除。交流發(fā)電機(jī)正常發(fā)電后，控制裝置根據(jù)高溫水溫度、低溫水溫度，自動(dòng)控制冷卻風(fēng)扇電機(jī)1、2投入工作。正常時(shí)，以高溫水傳感器的水溫控制冷卻風(fēng)扇電機(jī)投切工作，低溫水傳感器的水溫備用；當(dāng)高溫水傳感器故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換以低溫水傳感器的水溫來控制冷卻風(fēng)扇電機(jī)投切工作。正常工作狀況時(shí)，電機(jī)各工況投入條件見表格2、3 ；表2[柴油機(jī)水溫上升時(shí)，各電機(jī)投入工作順序]水溫°c電機(jī)工況T1/彡53D212 彡55DH2 彡57D2-S t (D2-12 I Is 后)彡59D1-S t (Dh2 I Is后)T2/彡68彡72彡77彡80表3[柴油機(jī)水溫下降時(shí)，各電機(jī)切除工作順序]
水溫°C電機(jī)工況T1N彡50D212 I彡52Dh2 I彡54D2-8 I，IOs 后，D2-I2 彡56D1-S I，IOs 后，D1^12 tT2 \彡66彡68彡73彡76非正常工作狀況，是指任何1位電機(jī)回路故障時(shí)，僅保留另1位電機(jī)工作，可滿足機(jī)車在低負(fù)荷狀況下或?qū)鋮s能力要求較小的工況使用，可維持機(jī)車回段維修，避免不必要的機(jī)破事故。非正常工作狀況，電機(jī)工況投入條件見表格4、5 ；表4[柴油機(jī)水溫上升時(shí)，電機(jī)投入工作順序]
水溫°C電機(jī)工況T1/彡54D*-i2 t彡57d*_8 t (D2_12 丨 Is 后)T2/^71彡77表5 [柴油機(jī)水溫下降時(shí)，電機(jī)切除工作順序]
水溫°C電機(jī)工況T1N彡50D*—12 I彡56D*-8 I，IOs 后，d2_12 tT2 \彡67彡72其中溫度值根據(jù)機(jī)車型號(hào)不同有所差別T1 低溫水溫度[范圍51 65°C ]T2 高溫水溫度[范圍68 82°C ]代表上升，例=T1/代表上升，例T1/，代表低溫水水溫上升；\ 代表下降，例T2 \，代表高溫水下降；D,_12為第*個(gè)電機(jī)的低速極工況；隊(duì)_8為第*個(gè)電機(jī)的8高速極工況；其中* = 1 或2，例Di_12代表第1個(gè)電機(jī)的低速極工作工況，D2_8代表第2個(gè)電機(jī)的高速極工作工況。丨代表電機(jī)投入工作，例Di_12丨，代表第1個(gè)電機(jī)的低速極投入工作；
5[0037]丨代表電機(jī)切除工作，例D2_8丨，代表切除第2個(gè)電機(jī)高速極工作；該軟件程序除上述基本流程外，還增加了數(shù)字濾波和電機(jī)工況檢測。本實(shí)用新型中的具體電路均為常規(guī)電路，這里不再贅述。
權(quán)利要求1.一種機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置，包括交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制部分，其特征在于 還包括輔助電動(dòng)機(jī)的投切控制部分，該投切控制部分以單片機(jī)為主控制芯片，單片機(jī)根據(jù)經(jīng)電流/電壓變換電路轉(zhuǎn)換后輸入的低溫水和高溫水溫度信號(hào)，經(jīng)光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)控制冷卻風(fēng)扇ι和冷卻風(fēng)扇2的接觸器控制線圈以控制冷卻風(fēng)扇的投入或切除工作，同時(shí)冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器輔助觸點(diǎn)反饋信號(hào)經(jīng)光耦隔離電路輸入至單片機(jī)；由電源電路為裝置中各模塊電路提供工作電源。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置，其特征在于所述的單片機(jī)為 INTEL80C196。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路采用MOS管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置。該裝置包括交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制部分和輔助電動(dòng)機(jī)的投切控制部分，該投切控制部分以單片機(jī)為主控制芯片，單片機(jī)根據(jù)經(jīng)電流/電壓變換電路轉(zhuǎn)換后輸入的低溫水和高溫水溫度信號(hào)，經(jīng)光耦隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)控制冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器控制線圈以控制冷卻風(fēng)扇的投入或切除工作，同時(shí)冷卻風(fēng)扇1和冷卻風(fēng)扇2的接觸器輔助觸點(diǎn)反饋信號(hào)經(jīng)光耦隔離電路輸入至單片機(jī)；由電源電路為裝置中各模塊電路提供工作電源。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單合理，能夠?qū)F(xiàn)有的交流輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制與交流輔助發(fā)電機(jī)投切控制有效結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)的交流化。
文檔編號(hào)B60L15/00GK202278999SQ201120372409
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者田長安 申請(qǐng)人:中國北車集團(tuán)大連機(jī)車研究所有限公司