專利名稱：使用輪內電機感測車輛輪速的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于車輛的使用輪內電機感測輪速的裝置和方法。更具體地，涉及用 于車輛的使用輪內電機感測輪速的裝置和方法，其中輪速傳感器被用于驅動環(huán)保車輛等車 輛的輪內電機的解析器(resolver)代替。
背景技術：
如本領域所公知，車輛的防抱死制動系統(tǒng)(ABS)是一種檢測緊急制動期間旋轉車 輪的速度變化并防止車輪抱死(當車輛仍然移動時車輪完全停止轉動的狀態(tài))的安全裝置。
此外，車輛的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)是一種通過檢測車速、轉向角、橫向加速 度、橫擺率等，并且控制各個車輪的制動液壓來控制車輛姿態(tài)，從而防止車輛在轉彎時來回 擺動的裝置。
如圖5中所示，ABS和ESC包括組裝至車軸的脈沖環(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)則間隔形成有多個槽的結構，并且輪速傳感器32用于 檢測同車軸一起轉動的脈沖環(huán)30的槽的深度差異。
因此，當脈沖環(huán)同車軸一起轉動時，輪速傳感器檢測脈沖環(huán)上形成的槽的深度差 異，并將檢測信號傳送至制動控制單元或車輛控制單元等控制單元。然后，通過控制單元的 控制信號控制從主缸供給至各個車輪的輪缸的制動液壓，以便提供制動。
ABS和ESC也安裝在如混合動力車、電動車、燃料電池車等環(huán)保車輛中。
同時，如圖4A和4B中所示，包括用于驅動環(huán)保車輛的驅動電機的輪內模塊 (in-wheel module)通常被組裝到車軸上。
現(xiàn)在將參照圖4A說明輪內模塊的構造。輪內模塊包括具有組裝到車軸上的解析 器12的驅動電機10，連接至驅動電機10的輸出側的減速器14，將減速器14連接至車輪20 的輪轂16，和組裝在輪轂16與車輪20之間的輪內鼓式制動器18。
作為參考，驅動電機10位于車輪10內部，因此也被稱為輪內電機。
因為包括驅動電機的輪內模塊被裝配在車輪內，所以可通過驅動電機實現(xiàn)各車輪 的獨立驅動，并且各車輪的轉矩可獨立控制，從而提高車輛性能。
然而，除輪內模塊以外，在環(huán)保車輛中還設置ABS和ESC，因此導致制造成本的增 加。特別是，由于輪內模塊的組件密集地安裝在車軸與車輪之間，因此很難提供用于容納構 成ABS和ESC的脈沖環(huán)、輪速傳感器等的空間。
在此背景技術部分中揭露的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此其 可能包含不構成本國內本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于車輛的使用輪內電機感測輪速的裝置和方法，其中用于ABS和ESC的輪速傳感器被構成輪內模塊的驅動電機的解析器代替，以便通過去除輪速傳感器 而降低制造成本，并提供輪內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輛的使用輪內電機感測輪速的裝置，該裝置包 括連接于車軸并安裝在車輪內的驅動電機的解析器；用于接收由解析器感測的電機轉速 信息并將電機轉速信息轉換成輪速信息的逆變器；以及用于接收來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。
在一個示例性實施例中，逆變器可包括基于電機轉速計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輛的使用輪內電機感測輪速的方法，該方法 包括在驅動電機的解析器，通過檢測轉子的位置感測電機轉速；在逆變器，接收來自解析 器的電機轉速信息，將電機轉速信息轉換成輪速信息，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。
在一個示例性實施例中，可由逆變器直接執(zhí)行通過將來自解析器的電機轉速與減 速器的減速比相乘而計算輪速的邏輯。
在另一示例性實施例中，由逆變器計算的輪速信息可通過控制器局域網(wǎng)(CAN)通 信輸出至控制單元。
在又一示例性實施例中，可由獨立設置在逆變器中的輪速輸出電路執(zhí)行通過將來 自解析器的電機轉速與減速器的減速比相乘而計算輪速的邏輯。
在再一示例性實施例中，由逆變器計算的輪速信息可通過模擬信號輸出至控制單J Li ο
在另一示例性實施例中，可由逆變器的輪速輸出電路通過脈寬調制(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施例詳細說明本發(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)明的一個示例性實施例的用于車輛的使用輪內電機感測輪 速的裝置和方法的示意圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的用于車輛的使用輪內電機感測輪 速的裝置和方法的示意圖3是示出輪內電機的解析器的感測操作的示意圖4A和4B是示出包括輪內電機的輪內模塊的構造的示意圖；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記包括對以下進一步討論的下列元件的參照
10:驅動電機
12 :解析器
14 :減速器
16 :輪轂
18 :鼓式制動器
20 :車輪
30 :脈沖環(huán)
32 :輪速傳感器
應該理解的是，附圖不一定按照比例繪制，而是呈現(xiàn)出說明本發(fā)明的基本原理的 各種優(yōu)選特征的某種程度的簡化表現(xiàn)形式。文中所公開的包括例如具體尺寸、方向、位置和 形狀的本發(fā)明的具體設計特征，將部分通過特定的預期應用和使用環(huán)境來確定。
在圖中，貫穿附圖的多幅圖中相同的附圖標記表示本發(fā)明的相同或等同的部件。
具體實施方式
下面將詳細參考本發(fā)明的各種實施例，其實例在附圖中示出并在以下予以說明。 雖然將結合示例性實施例說明本發(fā)明，但是將會理解的是，本說明并非意在將本發(fā)明限制 于這些示例性實施例。相反，本發(fā)明的意圖在于不僅涵蓋這些示例性實施例，而且涵蓋可包 括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內的各種替代方式、改型、等同方式和 其他實施例。
另外，應該理解的是，本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其他相似術語 包括一般的機動車輛，例如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內 的客運車輛，包括各種艇和船在內的水運工具，以及飛行器等，并且包括混合動力車、電動 車、插電式混合電動車、氫動力車和其他代用燃料車輛(例如，從石油以外的資源獲取的燃 料)。如本文所提及的，混合動力車是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如既具有汽油動 力又具有電動力的車輛。
本發(fā)明的特征在于用于ABS和ESC的輪速傳感器被構成車輛的輪內模塊的驅動電 機的解析器所替代，這樣的車輛例如混合動力車、電動車、燃料電池車等等(例如，“環(huán)保車 輛，，)。
為此，如圖1和/或圖2中所示，使用輪內電機感測輪速的裝置包括連接于車軸并 安裝在車輪內的驅動電機的解析器12，用于接收由解析器感測的電機轉速信息并將電機轉 速信息轉換為輪速信息的逆變器23，以及用于接收來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子的位置控制變壓比的變壓器，并且用作檢測電機轉子位置 的位置傳感器。
為了在說明性車輛中使用的驅動電機的矢量控制，電機控制單元應當建立與磁通 位置同步的坐標系統(tǒng)，因此解析器用于檢測電機轉子的絕對位置以便建立該坐標系統(tǒng)。
以下將參照圖3說明解析器的轉子位置檢測過程。首先，當在具有恒定幅度和頻 率的激勵電壓Vin施加于解析器的第一配線(輸入側)的狀態(tài)下轉子旋轉時，磁耦合系數(shù)改 變，因此從兩個第二配線(輸出側)產(chǎn)生具有不同振幅的電壓V1和v2。
這里，從兩個第二配線(輸出側)輸出的電壓信號分別被正弦和余弦函數(shù)調制，因 此解析器12通過檢測正弦波和余弦波的振幅比來感測轉子的位置，從而獲得驅動電機的 轉速信息。由解析器獲得的驅動電機的轉速信息被提供給電機控制單元，并用于產(chǎn)生驅動 電機的轉矩指令和轉速指令。
逆變器22是驅動電機的驅動器，并且在本發(fā)明中，逆變器可通過更改逆變器的軟件邏輯基于電機轉速計算并輸出輪速，或者可配備用于基于電機轉速計算輪速的獨立硬件 輪速輸出電路。
例如制動控制單元或車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，將說明使用具有上述構造的本發(fā)明的輪內電機感測輪速的方法。
實施例1
首先，輪內電機，即驅動電機的解析器，通過檢測轉子的位置來感測電機轉速。
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，當在具 有恒定幅度和頻率的激勵電壓Vin施加于解析器的第一配線(輸入側)的狀態(tài)下轉子旋轉 時，從兩個第二配線(輸出側)產(chǎn)生具有不同振幅的電壓V1和％。從兩個第二配線(輸出 側)輸出的電壓信號分別被正弦和余弦函數(shù)調制，因此解析器通過檢測正弦波和余弦波的 振幅比來感測轉子的位置，從而獲得驅動電機的轉速信息。
然后，由解析器獲得的驅動電機的轉速信息被輸出至逆變器。
逆變器通常執(zhí)行控制驅動電機的邏輯。然而，依照本發(fā)明的實施例1的逆變器可 包括接收來自解析器的電機轉速信息，將電機轉速信息轉換為輪速信息，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)行通過將來自解析器的電機轉速與減速器的減速比相乘而 計算實際輪速的邏輯，然后輪速信息被輸出至控制單元。
也就是說，由逆變器計算的輪速信息通過CAN通信輸出至控制單元，因此控制單 元接收來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，儀表板上的車速表等)。
實施例2
與實施例1類似，驅動電機的解析器通過檢測轉子的位置來感測電機轉速。
如上所述，當在具有恒定幅度和頻率的激勵電壓Vin施加于解析器的第一配線(輸 入側)的狀態(tài)下轉子旋轉時，從兩個第二配線(輸出側)產(chǎn)生具有不同振幅的電壓'和％。 從兩個第二配線(輸出側)輸出的電壓信號分別被正弦和余弦函數(shù)調制，因此解析器通過 檢測正弦波和余弦波的振幅比來感測轉子的位置，從而獲得驅動電機的轉速信息。
然后，由解析器獲得的驅動電機的轉速信息被輸出至逆變器。
依照本發(fā)明的實施例2的逆變器可以是硬件組件，其接收來自解析器的電機轉速 信息，將電機轉速信息轉換為輪速信息，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)行通過將來自解析器的電機轉速與減速器的減 速比相乘而計算實際輪速的邏輯。
隨后，由逆變器的輪速輸出電路計算的輪速信息通過模擬信號輸出至控制單元， 且優(yōu)選地，輪速信息通過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 速表等)。
如上所述，本發(fā)明具有以下效果。
由于使用包括在車輛(例如環(huán)保車輛)的驅動電機中的解析器所感測的信號將輪 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模塊中安裝構成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，這對于輪內模塊的封裝構造是有利的。
此外，當照樣安裝并使用現(xiàn)有的輪速傳感器時，能夠為兩個傳感器(例如解析器 和輪速傳感器)中的一個發(fā)生故障的情況作準備。
已參照其示例性實施例詳細說明了本發(fā)明。然而，本領域技術人員將會理解的是， 在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍限定在 所附權利要求及其等同形式中。
權利要求
1.一種感測車輛輪速的裝置，所述裝置包括連接于車軸并安裝在車輪內的驅動電機的解析器，所述解析器配置成感測電機轉速信逆變器，其配置成接收由所述解析器感測的電機轉速信息并將所述電機轉速信息轉換為輪速信息；以及控制單元，其配置成接收來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轉速計算輪速的輪速輸出電路。
3.—種感測車輛輪速的方法，所述方法包括在驅動電機的解析器，通過檢測轉子的位置感測電機轉速；在逆變器，接收來自所述解析器的電機轉速信息；在所述逆變器，將所述電機轉速信息轉換成輪速信息；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.如權利要求3所述的方法，還包括由所述逆變器通過將來自所述解析器的所述電機轉速和減速器的減速比相乘而計算輪速。
5.如權利要求4所述的方法，還包括通過CAN通信將由所述逆變器計算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
6.如權利要求3所述的方法，還包括通過CAN通信將由所述逆變器計算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
7.如權利要求3所述的方法，還包括由獨立設置在所述逆變器中的輪速輸出電路通過將來自所述解析器的所述電機轉速和減速器的減速比相乘而計算輪速。
8.如權利要求7所述的方法，還包括通過模擬信號將由所述逆變器計算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
9.如權利要求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脈寬調制(PWM)占空比控制將所述輪速信息輸出至所述控制單元。
10.如權利要求3所述的方法，還包括通過模擬信號將由所述逆變器計算的所述輪速信息輸出至所述控制單元。
全文摘要
本發(fā)明提供用于車輛的使用輪內電機感測輪速的裝置和方法，其中輪速傳感器被用于驅動環(huán)保車輛等車輛的輪內電機的解析器代替。為此，本發(fā)明提供了一種用于車輛的使用輪內電機感測輪速的裝置，該裝置包括連接于車軸并安裝在車輪內的驅動電機的解析器；用于接收由解析器感測的電機轉速信息并將電機轉速信息轉換成輪速信息的逆變器；以及用于接收來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輛的使用輪內電機感測輪速的方法。
文檔編號B60W40/105GK103010217SQ20111046256
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者金亨振 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社