用于電動車的動態慣性補償和踏板力轉換制造技術

若干變型包括一種產品，該產品包括：電動車動力系統，所述電動車動力系統包括：馬達；至少一個齒輪組，其能夠操作地連接至馬達；鏈環，其能夠操作地連接至至少一個齒輪組和鏈條；后鏈輪，其能夠操作地連接至鏈環和后輪轂；曲軸，其能夠操作地連接至鏈環及第一踏板組件和第二踏板組件；至少一個控制器和至少一個傳感器，其中至少一個控制器經構造和設置成處理來自至少一個傳感器的一個或多個信號，以向馬達施加扭矩，從而補償與電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及的領域包括具有基于踏板力的推進系統的電動車。
技術實現思路
若干變型可包括一種產品，該產品包括：電動車動力系統，該電動車動力系統包括：馬達；至少一個齒輪組，其可操作地連接至馬達；鏈環，其可操作地連接至至少一個齒輪組和鏈條；后鏈輪，其可操作地連接至鏈環和后輪轂；曲軸，其可操作地連接至鏈環以及第一踏板組件和第二踏板組件；至少一個控制器和至少一個傳感器，至少一個控制器經構造和設置成處理來自至少一個傳感器的一個或多個信號，以向馬達施加扭矩，從而補償與電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失。若干變型可包括一種用于補償與電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失的方法，該方法包括：利用至少一個傳感器和控制器來估算電動車動力系統的慣性和旋轉損失以及踏板力扭矩，并將踏板力扭矩乘以增益以得到扭矩平均值；利用控制器來確定扭矩命令以利用電動車動力系統的慣性和旋轉損失的估算值以及扭矩平均值來補償電動車動力系統的慣性和旋轉損失；以及利用控制器來將扭矩命令施加至馬達。若干變型可包括一種用于補償與電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失的方法，該方法包括：利用至少一個傳感器和控制器來確定馬達的速度、馬達的功率、馬達的第一溫度、至少一個齒輪組的第二溫度、馬達的加速度、系統慣性、曲軸的位置、步調、曲軸的扭矩、周期性踏板輸入和齒輪比；通過控制器利用馬達的速度、馬達的功率和馬達的第一溫度來估算馬達的旋轉損失扭矩；通過控制器利用馬達的速度、馬達的功率、馬達的第一溫度以及至少一個齒輪組的第二溫度來估算加載齒輪損失扭矩；通過控制器利用馬達的加速度和系統慣性來估算馬達和至少一個齒輪組的慣性扭矩；利用控制器包括對馬達的旋轉損失扭矩、加載齒輪損失扭矩以及馬達和至少一個齒輪組的慣性扭矩進行求和；通過控制器利用曲軸的位置、步調或曲軸的扭矩中的至少一個來將周期性踏板輸入轉換成非周期性踏板力；利用控制器向非周期性踏板力施加增益以確定平均扭矩；利用控制器來確定步調乘以齒輪是否大約等于馬達的速度；如果步調乘以齒輪比大約等于馬達的速度，則利用控制器來確定非周期性踏板力是否大于該步調；如果非周期性踏板力大于該步調，則在馬達的旋轉損失扭矩、加載齒輪損失扭矩以及馬達和至少一個齒輪組的慣性扭矩的基礎上，利用控制器來確定扭矩命令；以及利用控制器來向馬達發送扭矩命令。若干變型可包括一種用于補償電動車動力系統的慣性和旋轉損失的方法，該方法包括：利用至少一個傳感器和控制器來確定曲軸的位置和曲軸的扭矩；在曲軸的位置與曲軸的扭矩之間的關系的基礎上，利用控制器來確定周期函數；利用控制器將絕對值賦予周期函數；通過控制器利用曲軸的扭矩與周期函數的絕對值之間的相除來確定非周期性踏板力扭矩；通過控制器利用非周期性踏板力扭矩來確定扭矩命令；以及利用控制器來將扭矩命令施加至馬達，以補償電動車的慣性和旋轉損失。若干變型可包括一種用于補償與電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失的方法，該方法包括：利用至少一個傳感器和控制器來確定曲軸的位置、曲軸的速度和曲軸的扭矩；利用控制器通過將曲軸的位置和曲軸的速度輸入至轉換系數查找表中來確定轉換系數；以及利用控制器通過轉換系數與曲軸的扭矩之間的相乘來確定非周期性踏板力。通過下文的詳細描述，本專利技術范圍內的其他說明性變型將變得顯而易見。應理解，雖然詳細說明和具體示例披露了本專利技術范圍內的變型，但其僅用于說明的目的，而非用于限定本專利技術的范圍。附圖說明通過詳細說明和附圖可進一步透徹地理解本專利技術范圍內的變型的精選示例，其中：圖1是示出了根據若干變型的電動車的側視圖。圖2是示出了根據若干變型的電動車動力系統的示意圖。圖3是示出了根據若干變型的踏板力圖案。圖4是示出了根據若干變型的慣性和旋轉損失補償系統的控制圖。圖5是示出了根據若干變型的用于無電動力系統的自行車的向前及向后踏蹬的靜態推進力對曲軸角的圖。圖6示出了根據若干變型的功率對速度曲線圖。圖7示出了根據若干變型的控制算法。圖8是示出了根據若干變型的使用查找表的慣性和旋轉損失補償系統的控制圖。圖9示出了根據若干變型的扭矩對時間曲線圖。圖10示出了根據若干變型的在踏板力轉換后的扭矩信號的計算振幅。圖11是示出了根據若干變型的踏板位置的示意圖。具體實施方式以下對變型的描述本質上僅是說明性的，并不限制本專利技術的范圍、其應用或用途。圖1示出了可包括電動車20的若干變型。在若干變型中，電動車20可包括框架22，該框架22可包括連接至座位管26的頂部管24。轉向管28可從頂部管24延伸。轉向管28可以可操作地連接至前叉30，該前叉30可附接至前輪32。車把34可附接至轉向管28，并且可用于通過前叉30控制前輪32的方向。電動車20可包括曲軸組件36，該曲軸組件36可包括具有連接至其上的第一踏板組件40和第二踏板組件44的曲軸38。第一踏板組件40可包括第一腳踏板42，且第二踏板組件44可包括第二腳踏板46。鏈環或鏈輪48可以可操作地連接至曲軸38，用于驅動可操作地連接至后鏈輪52的鏈條50，后鏈輪52可以可操作地連接至后輪55的后輪轂54上。馬達/發電機56可以可操作地附接至曲軸38。可使用任意數量的馬達/發電機，包括但不限于無刷轉輪環馬達。馬達56可包括定子70和轉子72。轉子72可在可接地的定子70內轉動，并可包括電磁體。馬達56可通過任意數量的電池組件(未示出)進行供電。在若干變型中的任一個中，轉子72可為環狀，且可包括可在轉子72內轉動或旋轉的一個或多個永久磁體。轉子72可經構造和設置成在定子70的內部浮動。控制器60可用于改變馬達/發電機56的速度、方向和/或制動。在若干變型中，每當轉子72上的磁體通過定子70上的磁極時，控制器60可切換每個磁極的極性。當極性切換時，磁體被吸引到下一個磁極，并可排斥其通過的最后一個磁極。這可使得轉子72在定子70內轉動。在可驅動馬達/發電機56的電力供應到馬達/發電機56的持續時間內重復該過程。電動車動力系統68還可包括可以可操作地連接至電動車動力系統68的各個元件的一個或多個機械機構62和64，用以控制各個元件，所述各個元件可包括但不限于第一踏板組件40和第二踏板組件44、曲軸組件36、后輪轂54和/或鏈環48。電動車20可為具有經構造和設置成允許騎車者使用第一踏板組件和第二踏板組件向其提供輸入的曲軸組件的自行車、三輪車或四輪電動車。在若干變型中，電動車20可經構造和設置成允許騎車者使第一踏板組件40和第二踏板組件44全程順時針或逆時針轉動從而為電動車20提供動力，或者可允許騎車者使用基于踏板力的推進系統，第一踏板組件40和第二踏板組件44可固定到大約水平的位置中，使得騎車者可通過沿順時針或逆時針方向向第一腳踏板42或第二腳踏板46施加力來提供直觀的輸入命令。輸入命令對于騎車者可以是直觀的，并且可與駕駛非機動車相似，騎車者通過向向前定位的腳踏板施加力來向車的曲軸施加順時針的力，以使自行車向前移動，且騎車者通過向向后定位的腳踏板施加力來向車的曲軸施加逆時針的力，以使自行車減速。在此提到的順時針或逆時針相對于電動車20的右手側，操作者面向電動車20的向前移動的方向。圖3示出了由Okajima和Shinpei提供的無電動力系統的自行車的典型踏板力圖案86。“優化人力的鏈本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種產品，其包括：電動車動力系統，其包括：馬達；至少一個齒輪組，其能夠操作地連接至所述馬達；鏈環，其能夠操作地連接至所述至少一個齒輪組和鏈條；后鏈輪，其能夠操作地連接至所述鏈環和后輪轂；曲軸，其能夠操作地連接至所述鏈環及第一踏板組件和第二踏板組件；以及至少一個控制器和至少一個傳感器，其中所述至少一個控制器經構造和設置成處理來自所述至少一個傳感器的一個或多個信號，以向所述馬達施加扭矩，從而補償與所述電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失。

【技術特征摘要】
2015.07.01 US 14/7893791.一種產品，其包括：電動車動力系統，其包括：馬達；至少一個齒輪組，其能夠操作地連接至所述馬達；鏈環，其能夠操作地連接至所述至少一個齒輪組和鏈條；后鏈輪，其能夠操作地連接至所述鏈環和后輪轂；曲軸，其能夠操作地連接至所述鏈環及第一踏板組件和第二踏板組件；以及至少一個控制器和至少一個傳感器，其中所述至少一個控制器經構造和設置成處理來自所述至少一個傳感器的一個或多個信號，以向所述馬達施加扭矩，從而補償與所述電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失。2.根據權利要求1所述的產品，其中與所述電動車動力系統相關聯的所述慣性和旋轉損失基于與所述電動車動力系統相關聯的所述慣性和旋轉損失的估算值以及踏板輸入解釋。3.根據權利要求1所述的產品，其中所述至少一個傳感器測量所述馬達和曲軸的各種運行條件，并向所述控制器提供所述各種運行條件的輸出。4.根據權利要求1所述的產品，其中所述至少一個傳感器和所述至少一個控制器確定所述馬達的速度、所述馬達的溫度、所述馬達的加速度、步調、所述曲軸的位置或所述曲軸的扭矩中的至少一個。5.根據權利要求3所述的產品，其中所述至少一個控制器包括控制算法、查找表或信號處理技術中的至少一個，以基于所述各種運行條件中的至少一個對扭矩命令進行計算。6.一種用于補償與電動車動力系統相關聯的慣性和旋轉損失的方法，其包括：利用至少一個傳感器和控制器來估算電動車動力系統的慣性和旋轉損失以及踏板力扭矩，并將所述踏板力扭矩乘以增益以得到扭矩平均值；利用所述控制器來確定扭矩命令，以通過所述電動車動力系統的所述慣性損失和所述旋轉損失的所述估算值以及所述扭矩平均值來補...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·L·海斯利特，G·塔馬伊，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US