用於電動車輛的牽引系統的製作方法

2023-12-09 17:54:21

專利名稱：用於電動車輛的牽引系統的製作方法
技術領域：
本申請基於並要求在2009年10月30日提交的US申請No. 12/609, 545的優先權，通過引用的方式將其全部內容併入本文。
背景技術：
電動機可以以非常低的每分鐘轉速(RPM)呈現高的扭矩輸出。內燃機，在低RPM處具有非常低的扭矩，它們的扭矩隨著RPM的增加而增加到處於最大值的峰值，通常超過1000RPM。然而，由於較高的扭矩將引起汽車的被驅動的車輪打滑或滑動，所以電動機的較高的扭矩不能被有效地利用。輪式汽車的最大可能加速度由物理定律，具體地說由摩擦系 數所限定。在兩個表面之間的摩擦係數有兩個截然不同的部分滑動摩擦係數(也被稱為僅僅是摩擦係數)，和起動摩擦係數(也稱為靜摩擦係數)。為了易於討論，滑動摩擦係數可以被表示成Cslide,而起動摩擦係數可以被表示成Cstart。滑動摩擦係數Cslide定義了使物體保持在表面上滑動所需要的力，具體地，F= (W)X(Cslide),其中，F是使重量為W的物體保持在表面上滑動所需要的力，對應由物體及其滑動所在的表面組成的兩種材料，該表面具有Cslide (滑動摩擦係數)。Cslide取決於該兩種材料並且不依賴於適度的速度(moderatespeed)，儘管它在超過30-40英尺每秒時通常略微減小。Cslide小於I. O並且對於位於相同表面上的相同物體總是小於Cstart,即對於任何給定表面上的任何給定材料，Cstart > CslideO靜摩擦係數Cstart指的是使靜止的物體開始在表面上滑動所需要的力。使物體開始滑動所需要的力是F = (Cstart)X(W)。Cstart大於Cslide,所以一旦物體開始滑動,則它需要較小的力來保持物體滑動。給予汽車的加速度由摩擦係數所限定，即，A = F/M，其中A =加速度，F =施加給汽車的力，並且M=汽車的質量。由於用於加速度的力F被摩擦係數限制，因此加速度被
Cslide 和 Cstart 限制。滑動的車輪可以給予汽車向前的力，該向前的力等於取決於滑動摩擦係數的力，即F = (W)X(Cslide)，其中F是所給予的用於加速度的力，Cslide是被驅動的車輪的輪胎與道路之間的滑動摩擦係數(其隨著道路表面的類型、以及諸如溫度、溼度等等的條件而顯著變化)，以及W是輪胎在道路表面上的重量總和。如果車輪不打滑，那麼用於加速度的向前的力可以高達F= (W)X(Cstart)。由於Cstart > Cslide，所以只要車輪不打滑或滑動，則可能的加速度更大。因此，與當輪胎的表面相對於道路的表面滑動或打滑時相比，當輪胎的表面相對於道路的表面靜止時，輪胎在道路上的牽引力明顯更高。這不意味著輪胎不移動；事實上，輪胎可以以較大的速度行進，但是如果輪胎以正確的速率旋轉，則輪胎的底部表面將與道路的表面接觸輪胎所處於的速度相匹配；即，輪胎在道路上滾動。重要的是，輪胎和道路的兩個表面在該兩個表面接觸時是相對於彼此瞬時靜止的。因此在該情況下的牽引力由Cstart所限定。如果輪胎和道路的兩個表面是相對移動的，那麼牽引力由Cslide所限定。由於Cstart> Cslide，在第一種情形下的牽引力極大地超過第二種情形下的牽引力。該原理正是用於許多防抱死制動系統(「ABS」)的基礎，該防抱死制動系統在檢測到車輪打滑時減少制動作用，允許輪胎靠慣性滑行(freewheel)，並且允許輪胎重建零相對速度並且由此為Cstart提供條件。之前的用於具有內燃機或電動機的車輛的牽引技術在各種道路條件下並且以最佳的能量效率向驅動輪施加扭矩的性能有限。

發明內容
應當理解的是，本公開的前述概述和隨後的詳細描述是示例性和解釋性的，並且不被認為是限定本公開的範圍。而且，關於本文所使用的術語，對以單數形式的元件的引用，除非特別指明，並不被認為表示「一個且僅僅一個」，而是表示「一個或多個」。術語「一些」指的是一個或多個。加下劃線和/或斜體的標題及副標題僅僅為了便利的目的而採用，不對本公開進行限定，並且不與本公開的說明書的解釋有關。
本公開的方面和實施例解決了用於電動車輛的先前牽引技術的先前問題，並且涉及使用固定頻率、固定持續時間的脈衝流來控制用於電動車(或混合動力汽車)的電動機的動力開關。該基於脈衝的技術的優點包括比起模擬系統更好的動力效率和系統簡單性。利用單個脈衝校準的能力允許該技術在任何狀況下使用，並且還用於實時適應道路表面狀況和加速需求的改變。這些固定頻率、固定持續時間的脈衝技術通過充分利用起動(或靜止)摩擦係數，能夠提供比起其他電氣系統更高的加速度。固定頻率固定持續時間(FFFD)的脈衝在提供用於精確控制的非常準確的動力脈衝方面，優於脈寬調製(PWM)和可變頻率脈衝。FFFD脈衝利用每個脈衝供應近乎準確的動力包，由此允許以近乎同樣的包對車輪進行準確的動力測量，並因此在車輪從Cstart狀況脫離前，充分地對車輪使用力。本公開的系統和方法可以提供不打滑的牽引力控制。脈衝流的關斷狀態的使用十分優於用於同樣目的的ABS制動系統的使用，該ABS制動系統浪費動力並且引起機械磨損，這是因為常規的ABS利用制動力而不是加速力。本領域技術人員將認識到，本公開的實施例和/或部分實施例可以在計算機可讀存儲介質(例如，硬體、軟體、固件或其任意組合)中執行或利用該計算機可讀存儲介質來執行，且可以被分布在一個或多個網絡上。本文中所描述的步驟，包括對由本公開的實施例所利用和/或產生的公式和/或數學模型進行推導、學習或計算的處理功能，可以由一個或多個諸如中央處理器(CPU)之類的適當的處理器進行處理，該處理器執行以任何適當語言(依賴於機器或不依賴於機器的)形式的適當代碼/指令。此外，本公開的實施例可以以信號和/或載波的形式實施，例如通過通信信道發送的控制信號。而且，實施本公開的方法、過程和/或算法的軟體可以以電信號的形式實施或可以由電信號承載，例如用於從網際網路上下載。儘管本文聯繫特定實施例描述了本公開的方面，但是應當注意的是，本領域的技術人員可以在本公開的精神內做出變型。根據本文的說明書、附圖和權利要求書，本公開的實施例的其他特徵將變得清楚。


在結合附圖一起閱讀下面的說明之後，可以更完全地理解本公開的方面，該附圖本質上應當被看作說明性的，而不是限定性的。該附圖不是必然成比例的，相反重點放在本公開的原理上。在附圖中圖I描繪了處於相對於下面表面的加載和滑動的不同狀態的輪胎和車輪的示意性截面圖；圖2描繪了根據本公開的實施例的對應不同加載和空轉狀況的車輪和輪胎的動力學的四個曲線圖㈧力-時間，⑶車輪RPM-時間，(C)所施加的扭矩，以及⑶力-時間；圖3描繪了兩組圖(A)-(B)，其說明了本公開的實施例如何能夠通過將扭矩接通脈衝同步到車輛的四個車輪來提供加速中的最大推動力； 圖4描繪了用於建立固定頻率固定持續時間的脈衝流的示例性算法或流程圖，該脈衝流用於控制被送往為一個或多個車輪供應動力的電動機的動力；圖5描繪了用於利用固定頻率固定持續時間的脈衝流來為四輪驅動車輛供應動力的示例性算法或流程圖；以及圖6描繪了根據本公開的實施例的示例性系統的矩形圖。儘管附圖中描繪了特定的實施例，本領域技術人員將認識到，所描述的實施例是說明性的，並且可以在本公開的範圍內設想和實踐所示出的實施例的變型以及本文所描述的其他實施例。相應地，附圖和詳細的說明本質上將被認為是說明性的而不被認為是限制性的。
具體實施例方式在下面的詳細說明中，列舉多個特定細節來提供對本公開的方面和實施例的完全理解。然而，本領域技術人員將認識到，可以不利用這些特定細節中的一些來實踐本公開的方面和實施例。在其他情形下，為了便於理解未詳細示出已知的結構和技術。本公開的實施例，通過測量具有車輪滑動的第一個脈衝、並且然後提供固定頻率固定持續時間的脈衝流來控制電動車(或混合動力車)的電動機的動力開關，來適應並且顧及道路狀況/輪胎狀況中的所有變化。持續地監測所得到的車輪旋轉，並且基於與所期望形式的任何不符，使用單個脈衝測量來利用新的時序值更新FFFD脈衝流。因此，可以快速並且自動地補償道路表面的改變、由於轉向所致的輪胎加載的改變、或任何其他變化。圖I描繪了處於相對於下面表面的加載和滑動的不同狀態的輪胎和車輪的示意性截面圖，而圖2描繪了根據本公開的實施例的對應不同加載和空轉狀況的車輪和輪胎的動力學的四個曲線圖㈧力-時間，⑶車輪RPM-時間，(C)所施加的扭矩，以及⑶力-時間；圖I示出了相對於道路120靜止並且在不同程度的應力和加載㈧-(C)下的車輪Iio和輪胎112。如輪胎應力狀態(或應變)130所示出的，由於輪胎相對於道路不移動(注意甚至當汽車處於運動，車輪處於靠慣性滑行模式時，這些狀況也適用)，在輪胎上不存在向前的應力。如應力狀態150所示出的，由於較大的加速扭矩140被施加到車輪，這使得車輪及相關的結構受到壓力。按一次近似(by first approximation),該結構如彈簧那樣起作用，這意味著，用數學術語來說，變形與力之間的關係主要是線性的。圖2描述了根據本公開的實施例的對應不同加載和空轉狀況的車輪和輪胎的動力學的四個曲線圖㈧力-時間，⑶車輪RPM-時間，(C)所施加的扭矩，以及⑶力-時間。圖2闡釋了在如下情形中所包含的動力學與諸如路面之類的下面表面接觸的車輪和輪胎經歷可獲得的使該車輪旋轉的扭矩高到足以克服Cstart的狀況。圖2A中示出了由該車輪所引起的汽車上的加速力。隨著扭矩被施加到車輪上，力220被示出從O (在時刻225處)線性地增加；這將近似線性地繼續，除汽車將開始加速之外，如車輪的旋轉242和244所示。這多少釋放了輪胎上的應力，並且曲線220開始變平。然而，由於來自電動機的可獲得的扭矩大於由Cstart所允許的扭矩，250，所以在曲線220不可避免地達到值250時，車輪在時間230處將開始滑動或者打滑，其中輪胎的旋轉非常快速地增加，246，而不是如所預期的248那樣增加。打滑或滑動意味著，輪胎和道路之間的摩擦由Cslide決定，並且如從曲線235所看到的，加速力相當快地降到水平255。如215所指出的，只要車輪正在打滑(或空轉)，則可能的最大牽引力是水平255。然而，通過一旦檢測到車輪空轉就關斷扭矩，車輪儘快地恢復到其非受壓狀態，247。恢復247的末端被標記為時刻240，該時刻240限定時間段295 (恢復時間)的末端。重要的是要注意，Cstart、Cslide的值，以及因此的曲線的形狀，以及因此的時刻230和240，都隨著諸如溼度、道路和輪胎的溫度、道路表面的類型等等的條件的變化而·變化。Cstart、Cslide的值也可能隨著汽車在該輪胎上的重量加載、汽車和輪胎上的空氣阻力、乃至車輪同時具有的側向的(轉向、或側面加載)力而改變。同樣重要的是，在所有這些變化下，Cstart總是高於Cslide，從而總體原理保持不變。如上文所述，本公開的實施例，通過測量具有車輪滑動的第一個脈衝，也即監測和記錄持續時間292和295，能夠適應和估計道路/輪胎的狀況的所有變化。只要駕駛員保持指示期望速度增加，或者直到幹預狀況或幹預命令出現(例如車輪滑動或制動出現)為止，將在該車輪的後續加速中使用的脈衝是被重複的、在給定或規定的時間域(或時間段)、通過利用時間(脈衝寬度)295和292來產生脈衝串的重複，267，由在時間段260所施加的最大扭矩ON和在時間段265的扭矩OFF來示出該脈衝串。作為結果，如曲線290所示，加速力被施加到車輪和輪胎。注意到，該加速力的平均值處於水平275，水平275低於絕對最大水平280，但高於空轉車輪水平270。再次參考圖1，可以注意到，非受壓狀態130並不取決於將要停止的汽車，而僅僅取決於相對於道路靜止的輪胎；即，汽車可以以任何速度運動。因此，只要圖2的扭矩OFF時間段265長到足以允許曲線290暫時降到Cslide水平270之下，並且在輪胎和道路表面之間建立零相對速度，那麼圖I的初始狀況130被重新建立。應當注意的是，恢復時間不必精確為時間段T2、295。扭矩力不必降到零；其僅僅必須降到Cslide255之下，這重新建立了零滑動狀況。T2、295可以被在用於恢復的系統軟體中使用，或者可以比被分配用於恢復的時間段稍高或稍低，以便自定義性能「感受」。通過利用第一個脈衝來確定Τ1292和Τ2295的時間段長度，伴隨了環境狀況中的所有變化。一旦Τ1292和Τ2295被確立，則脈衝串267就具有固定的頻率和固定的持續時間。該系統是實時響應的。可以在期望的時刻或者連續地監測車輪的旋轉，(例如，如圖4中的480處以及圖5的575處所示的)並且如果車輪的打滑比恢復時間295長，或者如果它完全不存在，那麼該系統在緊接著的脈衝中重新初始化。這可以被實現，因為僅僅需要一個脈衝來針對變化的道路狀況或隨著汽車提高速度所致的系統性能的變化(更低的可獲得的發動機扭矩、重量分布的改變等等)重新設置脈衝時序。儘管圖2D所示的平均加速度275小於理論上的最大值280，根據本公開的使用脈衝動力的方法相對於先前的方法具有幾個實用的優點。例如，根據本公開的脈衝系統能夠基於所需要的加速度通過對第一個脈衝進行測量來自動地對變化的Cstart和Cslide值進行補償；模擬系統必須以某種方式準確地並且快速地確定這些值。電子模擬動力控制系統與脈衝系統相比在動力效率上效率較低，這是在電動車被電池容量限制時的關鍵因素。此外，模擬動力控制系統在設計和製造上更複雜。還有，根據本公開的脈衝系統和方法可以自校正。當汽車高速移動並且電動機以較高的RPM運轉以及不再大於Cstart的扭矩能力施加影響時，那麼曲線220更顯著地變平，且絕不越過Cstart水平250。因此，初始脈衝沒有盡頭，以及從電動機可獲得的最大動力在持續時間內保持接通狀態。注意，僅當汽車的計算機檢測到快速加速的需求，即重油門設置時，該最大加速系統才被施加；然而，同一系統可以由汽車的計算機來激活以確保存在最小的車輪滑動，由此提供有效的脈衝牽引力控制系統。

對於特定情形，需要最大的加速力。例如，在四輪驅動(4WD)的輪驅動車輛必須被從泥濘的條件移出的情形下，非常期望具有施加到車輛上的最大向前的力。對於4WD車輛，優選的是所有的四個車輪一致地加速；不僅僅是差不多一致，而是精確地一致。例如，如果四個人試圖將汽車推出雪堆，那麼全部四個人將理想地同步進行他們的推動，以使在被卡住的車輛上的推動力最大化；如果一個人與其他人不同步，那麼他或她的推動力未被添加到其他三個人的峰值推動力上，並且最大峰值的向前的力未實現。圖3描繪了兩組曲線(A)-(B)，其闡釋了本公開的實施例如何能夠通過將扭矩接通脈衝同步到車輛的四個車輪來提供加速中的最大推進力。圖3示出了本公開的方法實施例300如何能夠通過將扭矩接通脈衝同步到全部四個車輪來提供加速中的最大推進力。310、315、320和325表示時間不同步的用於四個車輪的扭矩接通/關斷狀態。所得到的用於四個車輪的總扭矩由330表示。330示出了最大的總的力在該示例中是3。與此相反，340、345、350和355示出了具有類似扭矩工作周期的四個相似車輪，該類似扭矩工作周期是時間同步的。總的力360在每個脈衝周期達到值4。通過在四個車輪中的每一個處同步使用相同的固定頻率/固定持續時間的脈衝，將可能的最大向前的力給予汽車。圖4描述了用於建立固定頻率固定持續時間的脈衝流的示例性算法400或流程圖，該脈衝流用於對向一個或多個車輪供應動力的電機的動力進行控制。圖4示出了用於建立對電機的動力進行控制的固定頻率/固定持續時間的脈衝流的典型子程序邏輯。當從汽車的車載計算機接收到附加的加速需求時，系統進行初始化，410。注意到車輪旋轉速度的數據，並且系統利用校準接通脈衝進行初始化，420。啟動定時器來測量由420初始化的脈衝長度。針對滑動來監測車輪的旋轉，430，並且如果沒有檢測到，則脈衝繼續處於接通模式；還通過440繼續監測附加的加速需求，「未完成」。該循環430、440可以持續直到車輪滑動或加速的需求完成或不再需要。如果檢測到車輪滑動，那麼接通脈衝可以被終止，445，並且脈衝長度(T2，圖2，292)被存儲，並且關斷狀態被發送到引擎動力控制部。在450，針對恢復到不滑動狀況來監測車輪的滑動，並且所流逝的恢復時間(圖2，295)被存儲。然後該系統在循環460、470、480產生固定頻率/固定持續時間的脈衝的串，直到按照汽車的計算機實現加速需求，或者檢測到異常的滑動條件(太長、或完全不出現)，在該時刻系統重新初始化，490。當不存在車輪滑動時，當需要最大的加速時該系統保持恆定的接通動力狀態，並且當車輪旋轉的狀況改變時，系統重新初始化並且在單個脈衝內重新校準。車輛的車載計算機可以在不需要加速的任何時刻對該系統進行初始化，僅為了將車輪保持在非滑動狀態，即有效的牽引力控制，不打滑的系統，在汽車的CPU控制下圖4輸入到410、440。圖5描繪了利用用於四輪驅動車輛的固定頻率固定持續時間的脈衝流來供應動力的示例性算法500或流程圖，諸如圖3中所要求的那樣。儘管沒有示出，但是可以得出用於2輪驅動車輪的變型，而不討論該變型。而且，來自圖4的所有原則都被假定用於圖5，但是為了簡化，未示出。圖5中，510顯示汽車的CPU要求最大的加速。如上所述，汽車的CPU可以簡單地以非加速的方式激發該系統，以從最大加速系統改變到牽引力控制系統。由於車輪中的任意一個或多個可能處於例如潮溼結冰(其中Cstart非常低)之類的非常差的牽引力狀態，所以建立最小脈衝持續時間段，大約15毫秒，520。可以在軟體中調整該最小脈衝以適應各種汽車配置或「性能感受」。在最小脈衝時間段之後，如果車輪中的任意在打滑，530，則它們不被用於確定脈衝接通長度，540。CPU處理器以微秒為單位執行其指令，而車輪 的旋轉和滑動檢測則是在毫秒的範圍，因此，數據和軟體的數字處理對於系統的機械結構來說是不重要的。隨後，550和560確定用於具有顯著牽引力的車輪的固定頻率、固定持續時間的脈衝長度，570使用該脈衝流來同時驅動全部四個車輪；即使一個或多個車輪可能在打滑，一旦汽車及其輕微地移動，打滑的車輪也可以獲得牽引力，這對於保持同步性以獲得最大的向前推進力是重要的。循環580、585和575使系統邏輯繼續直到加速的需求被去除(即，汽車移動或駕駛員收油門)。應當理解的是，算法500可以被存儲在任何適當的計算機可讀介質中，例如，快閃記憶體、R0M、EEPR0M、RAM、硬碟等等，並且可以以任何適當的語言(依賴於機器的或不依賴於機器的)對算法500進行編碼。而且，這樣的算法可以是適當的軟體的功能組成部分，並且可以被存儲在固件和/或硬體中。此外，可以由任何適當的處理器來運行或執行這樣的算法或軟體。圖6描繪了根據本公開的實施例的示例性系統600的矩形圖。動力可為電力的，並且可以是AC或DC的，610。該動力可以被接通或關斷，620，並且該接通/關斷狀態應當是可以由外部信號控制的，670。被接通的動力可以使電動機630運轉，電動機630順次驅動車輪，640。應當由伺服或其他的方法以對於我們的目的來說足夠的解析度來監測車輪的旋轉，650。系統的CPU，660，可以接收來自汽車的CPU的用於油門設置和牽弓I力控制模式的命令，680。CPU可以利用這些輸入680、650來產生脈衝控制信號，670，該脈衝控制信號順次可以接通和關斷電機的動力，620。該構造的變型是可能的，包括結合混合動力(汽油輔助的)系統，在所有狀況下將由本公開的第一個脈衝校準的方法來自動補償該混合動力系統。而且，一個電動機可以利用或不利用差分的機構來向軸供應動力。對於示例性實施例，設置獨立的電動機來驅動車輛的每個車輪。圖6還示出了用於代表性的車輛的附加車輪(2)-(4)的附加的各個動力開關620和電動機630。對於這樣的應用，相關的感測系統將檢測這些附加的車輪的車輪運動，並且控制器或附加的控制器將通過供應如前所述的固定持續時間固定頻率的控制信號，來控制被供應到附加車輪的扭矩和動力。 儘管已經提供了本公開的方面和實施例的一些特定說明，但是還可以存在很多其他方式來實現本公開的各個方面和實施例。可以與所示出的那些功能和元件不同地來劃分本文描述的各個功能和元件，而不脫離本公開的精神和範圍。對這些實施例的各 種修改對於本領域技術人員來說將是非常清楚的，且本文中所定義的通用原理也可以被應用於其他實施例。因此，本領域普通技術人員可以做出許多改變和修改，而不脫離本公開和所要求保護的實施例的精神和範圍。
權利要求
1.一種用於控制被施加到車輛的一個或多個驅動車輪的動力的系統，該系統包括 電動機，其被配置和布置為供應用於驅動車輪的動力； 車輪，其被配置和布置為接收來自所述電動機的動力； 控制器，其被配置和布置為(i)接收用於所述車輪的加速命令和車輪打滑信息作為輸入，以及(ii)生成用於驅動所述車輪的所述電動機的控制信號作為輸出，其中所述控制信號包括時序周期，所述時序周期內具有一系列的固定持續時間和固定頻率的脈衝，以使得在所述時序周期的接通部分期間，電流流到所述電動機；以及 電流開關，其被連接到所述電動機，所述電流開關包括用於接收所述控制信號的輸入端，以便根據所述時序周期將所述開關設置在接通狀態和關斷狀態中的一個。
2.根據權利要求I所述的系統，其中，所述控制器被配置和布置為調整固定頻率和固定持續時間的所述脈衝的所述時序周期。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述控制器被配置和布置為基於所感測的所述驅動車輪的摩擦係數來調整所述時序周期。
4.根據權利要求I所述的系統，其中，所述控制器被配置和布置為對被供應給所述車輪的所述動力提供實時調整，其中能夠適應改變的牽引力狀況。
5.根據權利要求I所述的系統，其中，所述系統被配置和布置用於自動測量、存儲和使用用於所述接通脈衝的脈衝長度。
6.根據權利要求I所述的系統，其中，所述系統被配置和布置用於自動測量、存儲和使用用於所述關斷脈衝的脈衝長度。
7.根據權利要求I所述的系統，其中，所述車輪打滑信息包括起動摩擦係數和/或滑動摩擦係數。
8.根據權利要求I所述的系統，還包括第二電動機、第二車輪和第二電流開關，其中，所述控制器被配置和布置為(i)接收用於所述第二車輪的加速命令和車輪打滑信息作為輸入，以及(ii)生成用於驅動所述第二車輪的所述第二電動機的控制信號作為輸出，其中所述控制信號包括時序周期，所述時序周期內具有一系列固定持續時間和固定頻率的脈衝，以使得在所述時序周期的接通部分期間，電流流到所述第二電動機，並且其中所述第二電流開關被連接到所述第二電動機，並且所述第二電流開關包括用於接收所述控制信號的輸入端，以便根據所述時序周期來將所述第二電流開關設置在接通狀態和關斷狀態中的一個。
9.根據權利要求I所述的系統，還包括第三電動機、第三車輪和第三電流開關，其中，所述控制器被配置和布置為(i)接收用於所述第三車輪的加速命令和車輪打滑信息作為輸入，以及(ii)生成用於驅動所述第三車輪的所述第三電動機的控制信號作為輸出，其中所述控制信號包括時序周期，所述時序周期內具有一系列固定持續時間和固定頻率的脈衝，以使得在所述時序周期的接通部分期間，電流流到所述第三電動機，並且其中所述第三電流開關被連接到所述第三電動機，並且所述第三電流開關包括用於接收所述控制信號的輸入端，以便根據所述時序周期來將所述第三電流開關設置在接通狀態和關斷狀態中的一個。
10.根據權利要求I所述的系統，還包括第四電動機和第四車輪，其中，所述控制器被配置和布置為(i)接收用於所述第四車輪的加速命令和車輪打滑信息作為輸入，以及(ii)生成用於驅動所述第四車輪的所述第四電動機的控制信號作為輸出，其中所述控制信號包括時序周期，所述時序周期內具有一系列固定持續時間和固定頻率的脈衝，以使得在所述時序周期的接通部分期間，電流流到所述第四電動機，並且其中所述第四電流開關被連接到所述第四電動機，並且所述第四電流開關包括用於接收所述控制信號的輸入端，以便根據所述時序周期來將所述第四電流開關設置在接通狀態和關斷狀態中的一個。
11.根據權利要求I所述的系統，其中，所述電流開關控制信號的每個脈衝的持續時間等於所述時序周期內的脈衝之間的時間段。
12.根據權利要求I所述的系統，其中，所述控制信號的每個脈衝的持續時間小於或等於所述時序周期內的脈衝之間的時間段。
13.根據權利要求I所述的系統，其中，對應於所述電動機的從零到最大加速的加速水平，所述時序周期內的脈衝的數目從零變化到最大數目。
14.根據權利要求I所述的系統，還包括處理系統，所述處理系統用於生成被供應到所 述電流開關的所述電流開關控制信號，並且用於安排所述時序周期內的每個脈衝的開始和結束的時間。
15.根據權利要求I所述的系統，其中，所述時序周期的長度是恆定的，並且通過改變從一個時序周期到另一個時序周期的脈衝的數目來使所述車輛的加速度變化。
16.根據權利要求10所述的系統，其中，所述控制器被配置和布置為提供對被提供給所述四個電動機的脈衝的同步，來用於同步的四輪驅動操作。
17.根據權利要求8所述的系統，其中，所述控制器被配置和布置為檢測哪些車輪具有包括在被提供給所述車輪的同步的動力脈衝中的最小可接受牽引力。
18.根據權利要求17所述的系統，其中，最小可接受牽引力的檢測是基於滑動開始出現之如的最小時間。
19.根據權利要求18所述的系統，其中，所述最小時間大約是15毫秒。
20.根據權利要求10所述的系統，其中，所述控制器被配置和布置為檢測哪些車輪具有包括在被提供給所述車輪的同步的動力脈衝中的最小可接受牽引力。
21.根據權利要求20所述的系統，其中，最小可接受牽引力的檢測是基於滑動開始出現之如的最小時間。
22.根據權利要求21所述的系統，其中，所述最小時間大約是15毫秒。
23.一種用於控制被施加到一個或多個電動機的動力的方法，所述一個或多個電動機率禹合到電動車輛的一個或多個車輪，所述方法包括 提供時序周期； 確定由一個或多個電驅動車輪提供動力的車輛的期望加速速率； 生成控制信號，所述控制信號包括與所述期望加速速率對應的位於所述時序周期內的一系列固定持續時間和固定頻率的脈衝；以及 將控制信號供應給與各連接到所述一個或多個車輪中的相應車輪的一個或多個電動機連接的電流開關的輸入端，以便將所述開關設置在每個脈衝期間的接通狀態和每個脈衝之後的關斷狀態中的一個，以使得電流在接通狀態期間流動到與每個電驅動車輪連接的相應電動機，並且使得所述相應電動機在所述時序周期中向每個電驅動車輪提供期望的動力。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，所述一個或多個電驅動車輪包括兩個車輪。
25.根據權利要求23所述的方法，其中，所述一個或多個電驅動車輪包括四個車輪。
26.根據權利要求23所述的方法，其中，提供時序周期包括建立恆定長度的時序周期，並且通過改變從一個時序周期到另一個時序周期的所產生的脈衝的數目來使被施加到每個車輪上的所述動力變化。
27.根據權利要求24所述的方法，其中，所述控制信號的每個脈衝的持續時間等於所述時序周期內的脈衝之間的時間段。
28.根據權利要求24的方法，其中，所述控制信號的每個脈衝的持續時間小於或等於所述時序周期內的脈衝之間的時間段。
29.根據權利要求24所述的方法，其中，對應於電動機的從零到最大動力水平的動力水平，所述時序周期內的脈衝的數目從零變化到最大數目。
30.根據權利要求23所述的方法，還包括調整固定頻率和固定持續時間的所述脈衝的所述時序周期。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，調整所述時序周期是基於所感測的所述驅動車輪的摩擦係數。
32.根據權利要求31所述的方法，其中，調整所述時序周期包括實時調整，其中能夠適應改變的牽引力狀況。
33.根據權利要求23所述的方法，還包括自動測量、存儲和使用用於所述接通脈衝的脈衝長度。
34.根據權利要求23所述的方法，還包括自動測量、存儲和使用用於所述接通脈衝的脈衝長度。
35.根據權利要求23所述的方法，還包括感測車輪打滑信息，其中，所述車輪打滑信息包括起動摩擦係數和/或滑動摩擦係數。
36.根據權利要求23所述的方法，其中，供應控制信號包括提供對被提供給兩個或更多的電動機的脈衝的同步，來用於同步的兩輪驅動或四輪驅動操作。
37.根據權利要求23所述的方法，還包括，檢測哪些車輪具有包括在被提供給所述車輪的同步的動力脈衝中的最小可接受牽弓I力。
38.根據權利要求37所述的方法，其中，檢測所述最小可接受牽引力是基於滑動開始出現之前的最小時間。
39.根據權利要求38所述的方法，其中，所述最小時間大約是15毫秒。
40.一種存在於計算機可讀存儲介質上的電腦程式產品，所述計算機可讀存儲介質具有多個存儲於其上的指令，當所述指令由處理系統執行時，使得處理系統 提供時序周期； 確定由一個或多個電驅動車輪提供動力的車輛的期望加速速率； 產生控制信號，所述控制信號包括與所述期望加速速率對應的位於所述時序周期內的一系列固定持續時間和固定頻率的脈衝；以及 將控制信號供應給與各連接到所述一個或多個車輪中的相應車輪的一個或多個電動機連接的電流開關的輸入端，以便將所述開關設置在每個脈衝期間的接通狀態和每個脈衝之後的關斷狀態中的一個，以使得電流在接通狀態期間流動到與每個電驅動車輪連接的相應電動機，並且使得所述相應電動機在所述時序周期中向每個電驅動車輪提供期望的動力。
41.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述計算機可讀存儲介質包括快閃記憶體。
42.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述計算機可讀存儲介質包括ROM存儲器。
43.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述一個或多個電驅動車輪包括兩個車輪。
44.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述一個或多個電驅動車輪包括四個車輪。
45.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，提供時序周期包括建立恆定長度的時序周期，並且通過改變從一個時序周期到另一個時序周期的所產生的脈衝的數目來使被施加到每個車輪上的所述動力變化。
46.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述控制信號的每個脈衝的持續時間等於所述時序周期內的脈衝之間的時間段。
47.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述控制信號的每個脈衝的持續時間小於或等於所述時序周期內的脈衝之間的時間段。
48.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，對應於電動機的從零到最大動力水平的動力水平，所述時序周期內的脈衝的數目從零變化到最大數目。
49.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於調整固定頻率和固定持續時間的所述脈衝的所述時序周期的指令。
50.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於基於所感測的所述驅動車輪的摩擦係數來調整所述時序周期的指令。
51.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於實時調整所述時序周期的指令，其中能夠適應改變的牽引力狀況。
52.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於自動測量、存儲和使用用於所述接通脈衝的脈衝長度的指令。
53.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於自動測量、存儲和使用用於所述關斷脈衝的脈衝長度的指令。
54.根據權利要求40所述的電腦程式產品，其中，所述車輪打滑信息包括起動摩擦係數和/或滑動摩擦係數。
55.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於提供對被提供給用兩個或多個電動機的脈衝的同步，來用於同步的兩輪驅動或四輪驅動操作。
56.根據權利要求40所述的電腦程式產品，還包括用於檢測哪些車輪具有包括在被提供給所述車輪的同步的動力脈衝中的最小可接受牽弓I力的指令。
57.根據權利要求56所述的電腦程式產品，其中，檢測所述最小可接受牽引力是基於滑動開始出現之前的最小時間。
58.
59.根據權利要求57所述的電腦程式產品，其中，所述最小時間大約是15毫秒。
全文摘要
使用固定頻率、固定持續時間的脈衝流來控制用於具有一個或多個電動機的電動車輛或混合動力車輛的一個或多個電動機的動力開關。脈衝系統的優點是比起模擬系統更好的動力效率和系統簡單性。利用單脈衝的系統校準的能力允許該系統可以在任何狀況下使用，並且實時適應狀況的變化。通過充分利用起動摩擦係數或靜摩擦係數，這樣的系統和方法提供了比其他的電氣系統更好的加速。該系統和方法提供了不打滑的牽引力控制系統，並且脈衝流的關斷狀態的使用優於用於同樣目的的制動系統的使用，該制動系統浪費動力並且引起機械磨損。此外，描述了相關的電腦程式產品。
文檔編號B60K28/16GK102844216SQ201080049041
公開日2012年12月26日 申請日期2010年10月22日 優先權日2009年10月30日
發明者B·D·雅爾布特, B·王 申請人:Lsi工業公司