專(zhuān)利名稱(chēng)：使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)車(chē)輛輪速的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置和方法。更具體地，涉及用 于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置和方法，其中輪速傳感器被用于驅(qū)動(dòng)環(huán)保車(chē)輛等車(chē) 輛的輪內(nèi)電機(jī)的解析器(resolver)代替。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域所公知，車(chē)輛的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)是一種檢測(cè)緊急制動(dòng)期間旋轉(zhuǎn)車(chē) 輪的速度變化并防止車(chē)輪抱死(當(dāng)車(chē)輛仍然移動(dòng)時(shí)車(chē)輪完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài))的安全裝置。
此外，車(chē)輛的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)是一種通過(guò)檢測(cè)車(chē)速、轉(zhuǎn)向角、橫向加速 度、橫擺率等，并且控制各個(gè)車(chē)輪的制動(dòng)液壓來(lái)控制車(chē)輛姿態(tài)，從而防止車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)來(lái)回 擺動(dòng)的裝置。
如圖5中所示，ABS和ESC包括組裝至車(chē)軸的脈沖環(huán)30和鄰近脈沖環(huán)30的外周 安裝的輪速傳感器32。
脈沖環(huán)30具有在外周按規(guī)則間隔形成有多個(gè)槽的結(jié)構(gòu)，并且輪速傳感器32用于 檢測(cè)同車(chē)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖環(huán)30的槽的深度差異。
因此，當(dāng)脈沖環(huán)同車(chē)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪速傳感器檢測(cè)脈沖環(huán)上形成的槽的深度差 異，并將檢測(cè)信號(hào)傳送至制動(dòng)控制單元或車(chē)輛控制單元等控制單元。然后，通過(guò)控制單元的 控制信號(hào)控制從主缸供給至各個(gè)車(chē)輪的輪缸的制動(dòng)液壓，以便提供制動(dòng)。
ABS和ESC也安裝在如混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、燃料電池車(chē)等環(huán)保車(chē)輛中。
同時(shí)，如圖4A和4B中所示，包括用于驅(qū)動(dòng)環(huán)保車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輪內(nèi)模塊 (in-wheel module)通常被組裝到車(chē)軸上。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D4A說(shuō)明輪內(nèi)模塊的構(gòu)造。輪內(nèi)模塊包括具有組裝到車(chē)軸上的解析 器12的驅(qū)動(dòng)電機(jī)10，連接至驅(qū)動(dòng)電機(jī)10的輸出側(cè)的減速器14，將減速器14連接至車(chē)輪20 的輪轂16，和組裝在輪轂16與車(chē)輪20之間的輪內(nèi)鼓式制動(dòng)器18。
作為參考，驅(qū)動(dòng)電機(jī)10位于車(chē)輪10內(nèi)部，因此也被稱(chēng)為輪內(nèi)電機(jī)。
因?yàn)榘?qū)動(dòng)電機(jī)的輪內(nèi)模塊被裝配在車(chē)輪內(nèi)，所以可通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)各車(chē)輪 的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，并且各車(chē)輪的轉(zhuǎn)矩可獨(dú)立控制，從而提高車(chē)輛性能。
然而，除輪內(nèi)模塊以外，在環(huán)保車(chē)輛中還設(shè)置ABS和ESC，因此導(dǎo)致制造成本的增 加。特別是，由于輪內(nèi)模塊的組件密集地安裝在車(chē)軸與車(chē)輪之間，因此很難提供用于容納構(gòu) 成ABS和ESC的脈沖環(huán)、輪速傳感器等的空間。
在此背景技術(shù)部分中揭露的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此其 可能包含不構(gòu)成本國(guó)內(nèi)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置和方法，其中用于ABS和ESC的輪速傳感器被構(gòu)成輪內(nèi)模塊的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器代替，以便通過(guò)去除輪速傳感器 而降低制造成本，并提供輪內(nèi)模塊的組件的安裝空間。
一方面，本發(fā)明提供了一種用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置，該裝置包 括連接于車(chē)軸并安裝在車(chē)輪內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器；用于接收由解析器感測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速 信息并將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換成輪速信息的逆變器；以及用于接收來(lái)自逆變器的輪速信息并 基于該輪速信息控制操作元件的控制單元。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，逆變器可包括基于電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算輪速的輪速輸出電路。
另一方面，本發(fā)明提供了一種用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的方法，該方法 包括在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置感測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速；在逆變器，接收來(lái)自解析 器的電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換成輪速信息，并將輪速信息輸出至控制單元；以及 在控制單元，接收來(lái)自逆變器的輪速信息并基于該輪速信息控制操作元件。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可由逆變器直接執(zhí)行通過(guò)將來(lái)自解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速與減 速器的減速比相乘而計(jì)算輪速的邏輯。
在另一示例性實(shí)施例中，由逆變器計(jì)算的輪速信息可通過(guò)控制器局域網(wǎng)(CAN)通 信輸出至控制單元。
在又一示例性實(shí)施例中，可由獨(dú)立設(shè)置在逆變器中的輪速輸出電路執(zhí)行通過(guò)將來(lái) 自解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速與減速器的減速比相乘而計(jì)算輪速的邏輯。
在再一示例性實(shí)施例中，由逆變器計(jì)算的輪速信息可通過(guò)模擬信號(hào)輸出至控制單J Li ο
在另一示例性實(shí)施例中，可由逆變器的輪速輸出電路通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)占空比 控制將輪速信息輸出至控制單元。
本發(fā)明的其他方面和示例性實(shí)施例在下文中討論。


現(xiàn)在將參照附圖中示出的某些示例性實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的上述和其他特征， 附圖在下文中僅以例示的方式給出，因此不限制本發(fā)明，并且其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪 速的裝置和方法的示意圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪 速的裝置和方法的示意圖3是示出輪內(nèi)電機(jī)的解析器的感測(cè)操作的示意圖4A和4B是示出包括輪內(nèi)電機(jī)的輪內(nèi)模塊的構(gòu)造的示意圖；并且
圖5是示出用于ABS和ESC的輪速傳感器的示意圖。
在附圖中給出的附圖標(biāo)記包括對(duì)以下進(jìn)一步討論的下列元件的參照
10:驅(qū)動(dòng)電機(jī)
12 :解析器
14 :減速器
16 :輪轂
18 :鼓式制動(dòng)器
20 :車(chē)輪
30 :脈沖環(huán)
32 :輪速傳感器
應(yīng)該理解的是，附圖不一定按照比例繪制，而是呈現(xiàn)出說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的 各種優(yōu)選特征的某種程度的簡(jiǎn)化表現(xiàn)形式。文中所公開(kāi)的包括例如具體尺寸、方向、位置和 形狀的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征，將部分通過(guò)特定的預(yù)期應(yīng)用和使用環(huán)境來(lái)確定。
在圖中，貫穿附圖的多幅圖中相同的附圖標(biāo)記表示本發(fā)明的相同或等同的部件。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出并在以下予以說(shuō)明。 雖然將結(jié)合示例性實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但是將會(huì)理解的是，本說(shuō)明并非意在將本發(fā)明限制 于這些示例性實(shí)施例。相反，本發(fā)明的意圖在于不僅涵蓋這些示例性實(shí)施例，而且涵蓋可包 括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代方式、改型、等同方式和 其他實(shí)施例。
另外，應(yīng)該理解的是，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或者其他相似術(shù)語(yǔ) 包括一般的機(jī)動(dòng)車(chē)輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛在內(nèi) 的客運(yùn)車(chē)輛，包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具，以及飛行器等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng) 車(chē)、插電式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)和其他代用燃料車(chē)輛(例如，從石油以外的資源獲取的燃 料)。如本文所提及的，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如既具有汽油動(dòng) 力又具有電動(dòng)力的車(chē)輛。
本發(fā)明的特征在于用于ABS和ESC的輪速傳感器被構(gòu)成車(chē)輛的輪內(nèi)模塊的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)的解析器所替代，這樣的車(chē)輛例如混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、燃料電池車(chē)等等(例如，“環(huán)保車(chē) 輛，，)。
為此，如圖1和/或圖2中所示，使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置包括連接于車(chē)軸并 安裝在車(chē)輪內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器12，用于接收由解析器感測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速信息并將電機(jī)轉(zhuǎn) 速信息轉(zhuǎn)換為輪速信息的逆變器23，以及用于接收來(lái)自逆變器的輪速信息并基于該輪速信 息控制操作元件的控制單元24。
解析器是一種基于轉(zhuǎn)子的位置控制變壓比的變壓器，并且用作檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 的位置傳感器。
為了在說(shuō)明性車(chē)輛中使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的矢量控制，電機(jī)控制單元應(yīng)當(dāng)建立與磁通 位置同步的坐標(biāo)系統(tǒng)，因此解析器用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的絕對(duì)位置以便建立該坐標(biāo)系統(tǒng)。
以下將參照?qǐng)D3說(shuō)明解析器的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)過(guò)程。首先，當(dāng)在具有恒定幅度和頻 率的激勵(lì)電壓Vin施加于解析器的第一配線(輸入側(cè))的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁耦合系數(shù)改 變，因此從兩個(gè)第二配線(輸出側(cè))產(chǎn)生具有不同振幅的電壓V1和v2。
這里，從兩個(gè)第二配線(輸出側(cè))輸出的電壓信號(hào)分別被正弦和余弦函數(shù)調(diào)制，因 此解析器12通過(guò)檢測(cè)正弦波和余弦波的振幅比來(lái)感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，從而獲得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速信息。由解析器獲得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息被提供給電機(jī)控制單元，并用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令和轉(zhuǎn)速指令。
逆變器22是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，并且在本發(fā)明中，逆變器可通過(guò)更改逆變器的軟件邏輯基于電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算并輸出輪速，或者可配備用于基于電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算輪速的獨(dú)立硬件 輪速輸出電路。
例如制動(dòng)控制單元或車(chē)輛控制單元的控制單元24，用于基于輪速控制各種電氣和 電子元件。
下面，將說(shuō)明使用具有上述構(gòu)造的本發(fā)明的輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的方法。
實(shí)施例1
首先，輪內(nèi)電機(jī)，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置來(lái)感測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
解析器是一種比現(xiàn)有的輪速傳感器性能高大約四倍的傳感器。如上所述，當(dāng)在具 有恒定幅度和頻率的激勵(lì)電壓Vin施加于解析器的第一配線(輸入側(cè))的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 時(shí)，從兩個(gè)第二配線(輸出側(cè))產(chǎn)生具有不同振幅的電壓V1和％。從兩個(gè)第二配線(輸出 側(cè))輸出的電壓信號(hào)分別被正弦和余弦函數(shù)調(diào)制，因此解析器通過(guò)檢測(cè)正弦波和余弦波的 振幅比來(lái)感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，從而獲得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。
然后，由解析器獲得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息被輸出至逆變器。
逆變器通常執(zhí)行控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的邏輯。然而，依照本發(fā)明的實(shí)施例1的逆變器可 包括接收來(lái)自解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為輪速信息，并將輪速信息輸 出至控制單元的控制邏輯。
因此，由逆變器直接執(zhí)行通過(guò)將來(lái)自解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速與減速器的減速比相乘而 計(jì)算實(shí)際輪速的邏輯，然后輪速信息被輸出至控制單元。
也就是說(shuō)，由逆變器計(jì)算的輪速信息通過(guò)CAN通信輸出至控制單元，因此控制單 元接收來(lái)自逆變器的輪速信息，并基于該輪速信息控制包括ABS和ESC的其他操作電氣和 電子兀件(例如，儀表板上的車(chē)速表等)。
實(shí)施例2
與實(shí)施例1類(lèi)似，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置來(lái)感測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
如上所述，當(dāng)在具有恒定幅度和頻率的激勵(lì)電壓Vin施加于解析器的第一配線(輸 入側(cè))的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，從兩個(gè)第二配線(輸出側(cè))產(chǎn)生具有不同振幅的電壓'和％。 從兩個(gè)第二配線(輸出側(cè))輸出的電壓信號(hào)分別被正弦和余弦函數(shù)調(diào)制，因此解析器通過(guò) 檢測(cè)正弦波和余弦波的振幅比來(lái)感測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，從而獲得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。
然后，由解析器獲得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息被輸出至逆變器。
依照本發(fā)明的實(shí)施例2的逆變器可以是硬件組件，其接收來(lái)自解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速 信息，將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為輪速信息，并將輪速信息輸出至控制單元，并且可配備獨(dú)立的 輪速輸出電路。
因此，由逆變器的輪速輸出電路執(zhí)行通過(guò)將來(lái)自解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速與減速器的減 速比相乘而計(jì)算實(shí)際輪速的邏輯。
隨后，由逆變器的輪速輸出電路計(jì)算的輪速信息通過(guò)模擬信號(hào)輸出至控制單元， 且優(yōu)選地，輪速信息通過(guò)PWM占空比控制輸出至控制單元。
如此，由逆變器的輪速輸出電路計(jì)算的輪速信息被輸出至控制單元，因此控制單 元基于該輪速信息控制包括ABS和ESC的其他操作電氣和電子元件(例如，儀表板上的車(chē) 速表等)。
如上所述，本發(fā)明具有以下效果。
由于使用包括在車(chē)輛(例如環(huán)保車(chē)輛)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)中的解析器所感測(cè)的信號(hào)將輪 速信息提供至如ABS和ESC的需要輪速的各種電氣和電子元件，因此能夠消除例如輪速傳 感器、脈沖環(huán)等現(xiàn)有組件，從而降低了制造成本。
此外，盡管常規(guī)上必須在具有有限空間的輪內(nèi)模塊中安裝構(gòu)成ABS和ESC的脈沖 環(huán)和輪速傳感器，然而可消除脈沖環(huán)和輪速傳感器，這對(duì)于輪內(nèi)模塊的封裝構(gòu)造是有利的。
此外，當(dāng)照樣安裝并使用現(xiàn)有的輪速傳感器時(shí)，能夠?yàn)閮蓚€(gè)傳感器(例如解析器 和輪速傳感器)中的一個(gè)發(fā)生故障的情況作準(zhǔn)備。
已參照其示例性實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是， 在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍限定在 所附權(quán)利要求及其等同形式中。
權(quán)利要求
1.一種感測(cè)車(chē)輛輪速的裝置，所述裝置包括連接于車(chē)軸并安裝在車(chē)輪內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器，所述解析器配置成感測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速信逆變器，其配置成接收由所述解析器感測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速信息并將所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為輪速信息；以及控制單元，其配置成接收來(lái)自所述逆變器的所述輪速信息并且基于所述輪速信息控制操作元件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述逆變器包括配置成基于電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算輪速的輪速輸出電路。
3.—種感測(cè)車(chē)輛輪速的方法，所述方法包括在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置感測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速；在逆變器，接收來(lái)自所述解析器的電機(jī)轉(zhuǎn)速信息；在所述逆變器，將所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換成輪速信息；將所述輪速信息從所述逆變器輸出至控制單元；在所述控制單元，接收來(lái)自所述逆變器的所述輪速信息；以及由所述控制單元基于所述輪速信息控制操作元件。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括由所述逆變器通過(guò)將來(lái)自所述解析器的所述電機(jī)轉(zhuǎn)速和減速器的減速比相乘而計(jì)算輪速。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括通過(guò)CAN通信將由所述逆變器計(jì)算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括通過(guò)CAN通信將由所述逆變器計(jì)算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括由獨(dú)立設(shè)置在所述逆變器中的輪速輸出電路通過(guò)將來(lái)自所述解析器的所述電機(jī)轉(zhuǎn)速和減速器的減速比相乘而計(jì)算輪速。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括通過(guò)模擬信號(hào)將由所述逆變器計(jì)算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括由所述逆變器的所述輪速輸出電路通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)占空比控制將所述輪速信息輸出至所述控制單元。
10.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括通過(guò)模擬信號(hào)將由所述逆變器計(jì)算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
全文摘要
本發(fā)明提供用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置和方法，其中輪速傳感器被用于驅(qū)動(dòng)環(huán)保車(chē)輛等車(chē)輛的輪內(nèi)電機(jī)的解析器代替。為此，本發(fā)明提供了一種用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的裝置，該裝置包括連接于車(chē)軸并安裝在車(chē)輪內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的解析器；用于接收由解析器感測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速信息并將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換成輪速信息的逆變器；以及用于接收來(lái)自逆變器的輪速信息并基于該輪速信息控制操作元件的控制單元。本發(fā)明還提供了一種用于車(chē)輛的使用輪內(nèi)電機(jī)感測(cè)輪速的方法。
文檔編號(hào)B60W40/105GK103010217SQ20111046256
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者金亨振 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社