机动车辆 【技术领域】
本发明涉及一种机动车辆。背景技术 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。
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。
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 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。
根据本发明的一个实施例， 能量存储单元为牵引电池。
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。
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。
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。
根据本发明的一个实施例， 能量存储单元为牵引电池。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
尽管说明并公开了根据本发明的示例实施例， 但是这种公开不应当解释为对本发 明的限定。发明人已经预见到可做出多种修改和替代设计而不脱离本发明的范围。 附图说明
图 1 为混合动力电动车辆的示例配置的框图。 图 2 为描述了用于确定车辆前向或后向移动的示例算法的流程图。具体实施方式 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。
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。
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。
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。
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。
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 ：
RV ＝ MP/T (1)
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。
机械功率 MP 可通过下列方程得到 ：
MP ＝ EP-LP (2)
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。
电机消耗 / 产生的电功率 EP 可通过下列方程得到 ：
EP ＝ BP-OP (3)
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 )。
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。
表1
MP + + + T + + 0 车辆方向 向前 向前 向后 向后 先前值5102139648 A CN 102139652 0 0 0
说0 + 0明书先前值 先前值 先前值 先前值4/4 页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。
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 )。
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。
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。
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。
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。
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。