增程器台架试验防反转保护和转速测量装置的制作方法

1.本实用新型属于增程器技术领域，特别是涉及一种增程器台架试验防反转保护和转速测量装置。


背景技术：

2.增程器是指能够提供额外的电能，从而使电动汽车能够增加行驶里程的电动汽车零部件，传统意义上的增程器指发动机与发电机的组合。增程器产品在出厂前一般要在试验台架上进行某些模拟试运行试验，通过之后方能投入使用，此种试验称为台架试验。
3.在增程器中所使用的电机是具有正、反转工作能力的，而发动机一般是不能够反转的，在某些电机与发动机匹配、标定初期的试验过程中，由于电机控制器中旋变器角度零位标定参数产生误差等因素，存在电机失控反转的风险，在反转过程中由于发动机机油泵无法形成正常的油压供油到各旋转幅，极易造成发动机的损坏，而增程器在整车上运行时已经完成了电机与发动机的匹配和标定，运行过程趋于成熟稳定，而且除了增程器起动过程，在其它工况下电机都是处于恒转速模式，不会出现反转，因此在前期台架试验中防止增程器意外反转就更为必要；另外，由于增程器发动机与电机通过机械连接耦合后，只有电力对外输出，一般没有机械动力输出接口，原有通过连接测功机并通过测功机上的转速传感器来测量转速的方式不再适用，但在试验中增程器转速信号的测量及采集又是必要的，因此需要以其它的方式来实现增程器转速测量。
4.在现有的转速测量方式中，使用单个磁电式或光电式非接触转速传感器的方式具有安装方便的特点，但不能判别旋转方向；如果使用旋转编码器或旋转变压器，则需要软件配合，虽然有方向判别功能，但对安装配合精度要求较高，而且对轮系的转动惯量影响较大。因此需要实用新型一种增程器反转保护及转速测量模块，满足反转保护的需要，同时又可以解决增程器转速测量的问题，从而在增程器台架系统中多一层保护屏障，杜绝在增程器台架试验中因意外反转而损坏发动机的风险。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种增程器台架试验防反转保护和转速测量装置。
6.实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：一种增程器台架试验防反转保护和转速测量装置，其特征在于：包括反光测速平面、测量模块、试验台架及增程器；所述反光测速平面安装至增程器上的发动机曲轴皮带轮或其它旋转体上，并保证两者对中，所述测量模块平行于反光测速平面的平面方向，且安放于反光测速平面的前方，测量模块上的光电传感器的光束方向与反光测速平面的平面垂直并与反光测速平面的亮区平面保持距离，同时保证测量模块上的光电传感器在反光测速平面旋转时保持在测速转盘的亮区包络线范围内，所述测量模块与试验台架连接。
7.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
8.1.本实用新型采用双光束光电传感器与反光测速盘分体的非接触测量方式，籍由两者配合间隙容差范围较大的特点，在安装使用上达到最大程度的便捷性。
9.2.本实用新型通过反光测速盘和方向判别集成块配合台架频率测量通道及转速限值保护功能，实现了增程器台架试验防反转保护，同时又实现了台架试验中增程器转速测量和采集功能。
10.3.本实用新型中反光测速盘的结构设计合理，制造方便，成本低、重量轻，不消耗增程器的动力，对轮系的转动惯量也影响甚小。
附图说明
11.图1是本实用新型的系统结构原理图；
12.图2是反光测速盘结构示意图；
13.图3是图2的a-a剖视图；
14.图4是测量模块电路图；
15.图5是测量模块电路板顶面的印刷线路及元件分布示意图；
16.其中：1、反光测速转盘；2、测量模块；3、试验台架；11、底层；12、反光层；13、遮光层；14、孔一；15、孔二。
具体实施方式
17.为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图1～5，对本实用新型做进一步详细的描述。
18.一种增程器台架试验防反转保护和转速测量装置，包括反光测速转盘1、测量模块2、试验台架3及增程器；所述反光测速转盘1安装至增程器上的发动机曲轴皮带轮或其它旋转体上，并保证两者对中，所述测量模块2平行于反光测速转盘1的径向方向，且安放于反光测速转盘1的前方，测量模块2上的光电传感器的光束方向与反光测速转盘1盘面垂直并与反光测速转盘1的亮区平面保持4-10毫米距离，同时要保证测量模块2上的光电传感器在反光测速转盘1旋转时保持在测速转盘的亮区包络线范围内，所述测量模块2与试验台架3连接。
19.所述测量模块2的forword-out(正转脉冲输出端)连接至试验台架3的频率测量通道一，测量模块2的reverse-out(反转脉冲输出端)连接至试验台架3的频率测量通道二。
20.测量模块2用于测量增程器旋转方向及转速；
21.所述测量模块2的光电传感器采用双光束光电传感器。
22.所述反光测速转盘1包括依次叠加的底层11、反光层12和遮光层13；所述遮光层13的外边缘绕其中心环形均布有多个豁口，该多个豁口用于显露出反光层12，形成反光测速转盘1的暗区和亮区。
23.所述底层11和遮光层13为黑色塑料板材，反光层12材料为铝箔等高反光材料，遮光层13和底层11板通过激光切割成型，与反光层12互相通过胶粘合成一体，然后沿底板轮廓线切除反光层12的多余部分而最终成形，如果底层11直接采用高反光材料，中间的反光层12亦可取消。这种结构具有制造方便，成本低、重量轻，对被测增程器轮系转动惯量影响也较小的优点。
24.反光测速转盘1的每个亮区几何尺寸应大于双光束光电传感器的轮廓为宜，亮区的数量决定了转速测量精度及对速度变化的实时响应，亮区的数量越多，转速测量精度越高，对速度变化的实时响应越及时，如果对此无要求，则可取消反光测速转盘1，在被测的旋转体上的旋转平面靠边缘位置贴上一块尺寸大于双光束光电传感器的轮廓的反光纸代替反光测速盘1即可。
25.反光测速转盘1的中心孔主要是为了躲避所安装曲轴皮带轮的紧固螺钉，主要是为了不影响发动机盘车而设计，同时也降低了反光测速转盘1的转动惯量；孔一14和孔二15则用于反光测速转盘1的安装固定，反光测速转盘1通过孔一14、孔二15及螺钉连接至增程器上的发动机曲轴皮带轮或其它旋转体上。
26.所述测量模块2包括：双光束光电传感器u1、方向判别集成块u2、dc-dc隔离电源模块p1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一无极性电容c1、第二无极性电容c2、第三无极性电容c3、第一发光二极管d1、第二发光二极管d2、第一整流二极管d3，
27.所述第一整流二极管d3正极连接至试验台架3直流电源+24v，第一整流二极管d3负极同时连接至第一无极性电容c1一端和dc-dc隔离电源模块p1的vin脚，第一无极性电容c1另一端和dc-dc隔离电源模块p1的gnd脚连接到试验台架3直流电源负极gnd1，dc-dc隔离电源模块p1的+vo脚同时连接到+5v直流电源、第二无极性电容c2及第三无极性电容c3的一端，第二无极性电容c2、第三无极性电容c3的另一端及dc-dc隔离电源模块p1的0v脚接地至gnd；
28.所述方向判别集成块u2的vdd脚、双光束光电传感器u1中a单元的接收管c极、双光束光电传感器u1中b单元的接收管c极以及第三电阻r3一端连接+5v直流电源，第三电阻r3另一端连接双光束光电传感器u1中a单元的发射管正极，双光束光电传感器u1中a单元的发射管负极连接到双光束光电传感器u1中b单元的发射管正极，双光束光电传感器u1中b单元的发射管负极接地至gnd，双光束光电传感器u1中a单元的接收管e极同时连接到方向判别集成块u2的a信号输入脚和第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端接地至gnd，双光束光电传感器u1中b单元的接收管e极同时连接到方向判别集成块u2的b信号输入脚和第二电阻r2的一端，第二电阻r2的另一端和方向判别集成块u2的vss脚接地至gnd，
29.方向判别集成块u2的dir脚连接第五电阻r5的一端，第五电阻r5的另一端连接第二发光二极管d2正极，方向判别集成块u2的dout脚连接第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端连接第一发光二极管d1正极，第二发光二极管d2负极和第一发光二极管d1负极接地至gnd，正转脉冲信号由方向判别集成块u2的forword-out脚输出，反转脉冲信号由方向判别集成块u2的reverse-out脚输出。
30.增程器台架试验防反转保护和转速测量装置的使用方法，包括以下步骤：
31.当增程器正向运转时，s11.当反光测速转盘1的亮区进入测量模块2中的双光束光电传感器u1的探测范围内；
32.由于双光束光电传感器u1中a单元先进入亮区，随后b单元进入亮区，a信号在时序上先于b信号，
33.s12.经测量模块2内部的方向判别集成块u2内部逻辑判断，增程器正转转速信号从测量模块2的forword-out(正转脉冲输出端)输出至试验台架3的频率测量通道一，实现
增程器的转速的测量和采集功能；
34.当增程器出现反向运转时，s21.当反光测速转盘1的亮区进入测量模块2中的双光束光电传感器u1的探测范围内；
35.由于双光束光电传感器中b单元先进入亮区，随后a单元进入亮区，b信号在时序上先于a信号，
36.s22.经测量模块2内部的方向判别集成块u2内部逻辑判断增程器反转转速信号从测量模块2的reverse-out(反转脉冲输出端)输出至试验台架(3)的频率测量通道二；
37.s23.并通过试验台架3内部的转速保护限值设置，将保护值设置为一个极低的转速(例如100rpm以内)，在检测到增程器开始反转且转速尚低时，立即启动试验台架3急停保护，断掉点火电、gcu的控制电源及发动机燃油供给，迫使增程器停止运转，实现增程器反转保护功能。
38.在增程器正向旋转时，当反光测速转盘1的亮区进入增程器旋转方向及转速信号测量模块2中的双光束光电传感器u1的探测范围时，由于双光束光电传感器u1中a单元先进入亮区，所以a单元发出的光首先被亮区反射并被a单元的接收管接收，a单元的接收管导通，+5v电加载至第一电阻r1形成上升沿的高电平信号并输出至方向判别集成块u2的a信号输入脚，随后b单元进入亮区，b单元发出的光被亮区反射并被b单元的接收管接收，b单元的接收管导通，+5v电加载至第二电阻r2形成上升沿的高电平信号并输出至方向判别集成块u2的b信号输入脚，由于a信号的上升沿在时序上先于b信号，经方向判别集成块u2内部逻辑判断，方向判别集成块u2的forword-out脚在双光束光电传感器每次通过亮区时输出一个高电平的脉冲信号，此脉冲信号输出至台架的频率测量通道一，实现对增程器转速的测量和采集功能；
39.在增程器反向旋转时，当反光测速转盘1的亮区进入测量模块2中的双光束光电传感器u1的探测范围时，由于双光束光电传感器u1中b单元先进入亮区，所以b单元发出的光首先被亮区反射并被b单元的接收管接收，b单元的接收管导通，+5v电加载至第二电阻r2形成上升沿的高电平信号并输出至方向判别集成块u2的b信号输入脚，随后a单元进入亮区，a单元发出的光被亮区反射并被a单元的接收管接收，a单元的接收管导通，+5v电加载至第一电阻r1形成上升沿的高电平信号并输出至方向判别集成块u2的a信号输入脚，由于b信号的上升沿在时序上先于a信号，经方向判别集成块u2内部逻辑判断，方向判别集成块u2的reverse-out脚在双光束光电传感器每次通过亮区时输出一个高电平的脉冲信号，此脉冲信号输出至台架的频率测量通道二，并通过台架内部的转速保护限值设置，在增程器反转时启动台架急停保护，断掉点火电、gcu的控制电源及发动机燃油供给，迫使增程器停止运转，实现增程器反转保护功能。
40.dc-dc隔离电源模块p1的作用是为了避免重复接地，杜绝了接地环路中感应电动势对信号的干扰，提高了信噪比。发光二极管d2功能是对增程器旋转方向进行指示，在增程器反向旋转时方向判别集成块u2的dir脚输出高电平，该指示灯亮。发光二极管d1功能是对增程器转速脉冲信号进行指示，在增程器运转时方向判别集成块u2的dout脚输出每转与亮区数量相等的脉冲信号，该指示灯会随信号闪烁。在反光测速盘和测量模块2安装完毕后，对发动机进行盘车，通过观察发光二极管d1和d2是否有正确反应，来验证安装位置是否正确。
41.可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。