机动车辆
阅读：837发布：2020-05-14
专利汇可以提供机动车辆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 机动车辆 ，其包括 驱动轴 ； 电机 ，被配置为用于产生和消耗电功率，其中，所述电机包括与所述驱动轴相连接的 转子 ； 控制器 ，被配置为用于基于发送至所述电机的 扭矩 指令以及所述电机产生或消耗的电功率来确定所述转子的旋转方向。，下面是机动车辆专利的具体信息内容。
1.一种机动车辆，包括：
驱动轴；
电机，被配置为用于产生和消耗电功率，其中，所述电机包括与所述驱动轴相连接的转子；以及
控制器，被配置为用于基于发送至所述电机的扭矩指令以及所述电机的机械功率来确定所述车辆的行驶方向，
其中，如果机械功率和扭矩的标记相同，则控制器确定所述车辆向前移动；如果机械功率和扭矩的标记不同，则控制器确定所述车辆向后移动；如果机械功率和扭矩中任一个为空值，则控制器确定所述车辆的行驶方向为先前确定的移动方向。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述控制器还被配置为如果所述车辆的速度高于预定阈值则确定所述转子的旋转方向。
3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括：能量存储单元，被配置为用于向所述电机提供电功率并从所述电机接收电功率。
机动车辆
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机动车辆。
背景技术
[0002] 国际申请文件WO 00/66916公开了一种通过评估转速信号来检测机动车辆前向和/后向驾驶的方法。将代表变速器输入轴转速的信号与代表变速器输出轴转速的信号相比较。可从该比较推断出是前向驾驶还是后向驾驶。
[0003] 美国专利5,568,024公开了将两个电动机传感器设置在电动机的两个不同角位置以生成两个不同相位的脉冲信号。可在这些脉冲信号的基础上检测电动机转速和方向。检查所检测的电动机旋转方向以确定其与换档杆所指示的方向是相同还是相反。如果相反，则确定电池运转车辆正在沿斜坡路移动，并且修正电动机扭矩使得可在略微踩下加速踏板的情况下停止电池运转车辆。在此之后，当进一步踩下加速踏板且加速踏板行程足以产生在斜坡路上启动电池运转车辆的电动机扭矩时，执行普通的驾驶控制。
[0004] 美国专利5,376,869公开了一种电动车辆驱动系，其包括用于检测并补偿车辆倒退的控制器。车辆包括可在与车辆移动方向相反的方向上旋转的电动机。档位选择器允许驾驶员选择希望的或所需的车辆移动方向。如果与电动机相关联的速度和旋转方向传感器指示车辆移动与希望的车辆移动方向相反，则根据倒退速度的非线性函数将电动机驱动至一定扭矩输出量以抵消车辆倒退。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种机动车辆，其包括驱动轴、电机和控制器。电机被配置为用于产生并消耗电功率，并包括连接至驱动轴的转子。控制器被配置为用于基于发送至电机的扭矩指令和电机产生或消耗的电功率确定转子的旋转方向。
[0007] 本发明还提供了一种机动车辆，其包括电机和控制器。电机被配置为用于提供并接收机械扭矩。控制器被配置为用于基于提供或接收的机械扭矩和电机的机械功率确定车辆的前向或后向移动。
[0008] 根据本发明的一个实施例，控制器还被配置为如果车辆速度高于预定阈值则确定车辆的前向移动或后向移动。
[0009] 根据本发明的一个实施例，所述机动车辆还包括被设置为用于向电机提供电功率或从其接收电功率的能量存储单元，其中，控制器还被配置为用于基于所提供或接收的电功率确定电机的机械功率。
[0010] 根据本发明的一个实施例，能量存储单元为牵引电池。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述机动车辆还包括与电机相连接的驱动轴。
[0012] 根据本发明的一个实施例，电机包括转子，且车辆的前向移动指示转子第一旋转方向，而车辆的后向移动指示与第一旋转方向相反的转子第二旋转方向。
[0013] 本发明还提供了一种确定车辆前向或后向移动的方法，所述方法包括：确定设置在车辆内部的电机的机械扭矩；确定电机的机械功率；并基于确定的机械扭矩和确定的机械功率来确定车辆正在向前移动还是向后移动。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：如果车辆速度高于预定阈值，则确定车辆向前移动还是向后移动。
[0015] 根据本发明的一个实施例，基于设置在车辆内部的能量存储单元的电功率确定电机的机械功率。
[0016] 根据本发明的一个实施例，确定车辆向前移动还是向后移动的步骤包括：确定设置在电机内部的转子的旋转方向。
具体实施方式
[0020] 在一些替代能源车辆中，车辆的行驶方向(即向前或向后)可用于将合适的标记(例如正或负)分配给驾驶员车轮扭矩指令以便提供合适的可再生制动。这可确保车辆在驾驶员希望的方向上移动。错误地评估车辆行驶方向可能导致不希望的车辆移动。
[0021] 可通过一种以上技术来确定车辆行驶方向以确保准确性。例如，已知的电动机解算器(electric motor resolver)和方向性车速传感器可用于独立地得到车辆行驶方向。然而，方向性车速传感器可能成本昂贵。如下文所述，与电机(electric machine)的机械功率和/或扭矩相关的信息可用于确定车辆行驶方向。
[0022] 现在参考图1，机动车辆10可包括驱动系12。驱动系12可包括轮胎/车轮总成14n(14a、14b、14c、14d)、发动机16、电机18(例如电动后桥驱动器)和动力存储单元19(例如电池)。驱动系12还可包括曲轴集成起动机/发电机20(crank integrated starter/generator，CISG)或其它电机、变速器22、前差速器24和前半轴26。对本领域技术人员显而易见的，彼此紧密相邻的组件机械连接。驱动系12还可包括后差速器28、后半轴30和后驱动轴32。电机18包括与后驱动轴32相连接的转子33。当然，也可以为其它的驱动系配置，例如仅电动、分离混合动力、混合动力燃料电池等。
[0023] 如现有技术中已知的，CISG 20可用于起动或停止发动机16。发动机可产生驱动力以通过变速器22、前差速器24和前半轴26驱动轮胎/车轮总成14a、14b。又如现有技术中已知的，电机18可用作电动机来产生驱动力以通过后驱动轴32、后差速器28和后半轴30驱动轮胎/车轮总成14c、14d。电机18还可用作发电机以产生电能为动力存储单元19所存储。发动机16和电机18中任一个或二者均可用于产生驱动力以驱动轮胎/车轮总成
14n。
14n。
[0024] 与电机18通信的控制器34(或多个控制器)可将扭矩指令/要求提交给电机18，使得例如电机18产生驱动力以移动轮胎/车轮总成14c、14d，或产生电能为动力存储单元19所存储。控制器34还可基于与电机18的机械功率和/或扭矩相关的信息确定车辆10的行驶方向。
[0025] 由于转子33与后驱动轴32相连接，转子33可在车辆10向前移动时以某一方向旋转，并在车辆10向后移动时以相反方向旋转。转子33的速度矢量(速度和旋转方向)可通过下列方程得到：
[0026] RV＝MP/T (1)
[0027] 其中，RV为转子33的速度矢量，MP为与电机18相关的机械功率，而T为与电机18相关的扭矩。例如可使用设置为以已知方式与电机18相配合的A/C电流传感器或基于控制器34向电机18发布的扭矩指令/要求来估算扭矩T。也可使用其它合适的技术。
[0028] 机械功率MP可通过下列方程得到：
[0029] MP＝EP-LP (2)
[0030] 其中，EP为电机18消耗/产生的电能，LP为电机18的电损失相关的功率。可通过例如将多种参数(例如1、电机扭矩、转速和温度；2、电池总线电压等)与电机18电损失相关功率进行映射的查值表来估算与电损失相关的功率LP。对本领域技术人员清楚的是，可通过测试和/或模拟得到该映射，并将其存储在控制器34内部。也可使用其它合适的技术。
[0031] 电机消耗/产生的电功率EP可通过下列方程得到：
[0032] EP＝BP-OP (3)
[0033] 其中，BP为能量存储单元19的功率，而OP为车辆10的其它电力负载所吸取的功率。可以基于例如能量存储单元19的电流和电压以已知方式确定能量存储单元19的功率BP。其它电力负载吸取的功率OP也可以按照已知方式确定(测量)。
[0034] 控制器34可通过方程(1)、(2)和(3)的方式例如每10毫秒、100毫秒等确定转子33的速度矢量。表1根据电机18相关联的机械功率和扭矩的标记的函数列出了车辆10的行驶方向。标记规则为：如果机械功率和扭矩的标记相同，则车辆10向前移动；如果机械功率和扭矩的标记不同，则车辆10向后移动。如果机械功率和扭矩中任一个(或二者)不存在(即0)，则假定车辆10以与先前确定的相同方向移动。如上所述，由于转子33连接至后驱动轴32，所以车辆10的行驶方向指示了转子33的旋转方向，反之亦然。
[0035] 表1
[0036]MP T 车辆方向
+ + 向前
- - 向前
+ - 向后
- + 向后
+ 0 先前值
- 0 先前值
0 + 先前值
0 - 先前值
0 0 先前值
+ + 向前
- - 向前
+ - 向后
- + 向后
+ 0 先前值
- 0 先前值
0 + 先前值
0 - 先前值
0 0 先前值
[0037] 执行上述技术的测试并与传统解算器技术相比较。在某些车速小于±1英里每小时(mph)的环境下，测试的结果显示出了技术之间的较大差异。结果，控制器34使用表1可能是依赖于车速的。例如，如果以任意已知方式确定的车辆10的速度高于±1.5mph(也可使用设计和测试因素所制定的其它值)，控制器34可通过方程(1)、(2)、(3)和/或表1确定车辆10的行驶方向。如果车辆10的速度小于或等于±1.5mph，则控制器34可通过档位(PRND)位置确定车辆10的行驶方向。即，如果车辆10处于“前进”档，则控制器确定车辆10将要向前移动。如果车辆10处于“倒车”档，则控制器确定车辆10将要向后移动。
[0038] 现在参考图2，如36处所示，确定车速是否高于±1mph。如果否，则如38处所示使用PRND位置确定车辆移动方向。如果是，则分别如40、42、44、46处所示确定电池功率、其它电力负载吸取的功率、与电机的电损失相关联的功率和电机的机械扭矩(参见上述讨论)。
[0039] 如48处所示，可通过确定电池功率和其它电力负载吸取的功率之间的差来得到电机消耗/产生的电功率。
[0040] 如50处所示，可通过确定电机消耗/产生的电功率和与电机的电损失相关联的功率之间的差来得到电机的机械功率。
[0041] 如52处所示，确定机械功率和扭矩中是否有一个为空值。如果是，则如54处所示报告先前确定的移动方向。如果否，则如56处所示确定机械功率和扭矩的标记是否相同。如果否，则如58处所示确定车辆将向后移动。如果是，则如60处所示确定车辆将向前移动。
[0042] 对本领域技术人员清楚的是，本说明书中公开的算法等可按照多种形式用于处理装置，所述多种形式包括但不限于(1)永久存储在不可写入存储介质(例如ROM装置)上的信息和(2)可改变地存储在可写入存储介质(例如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁性和光学介质)上的信息。这些算法等还可在可执行软件中实施。可替代地，可使用适当的硬件组件(例如专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、状态机、控制器、或其它硬件组件或装置、或者硬件、软件和固件组件的组合)全部或部分实施这些算法等。
[0043] 尽管已经说明并描述了本发明的实施例，其并非意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。说明书中所使用的词语为描述性词语而非限定性的，且应理解可做出多种改变而不脱离本发明的实质和范围。
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