專利名稱：用于電動汽車的交流驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總地來說涉及一種用來給電動車輛的驅(qū)動輪提供動力的無刷交流(AC)驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本部分中的描述僅僅提供與本申請相關(guān)的背景技術(shù)信息，并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
所有的電動機，例如交流(AC)電動機或直流(DC)電動機，其工作原理是相同的，即彼此接近的兩個磁場趨向于對齊。感應(yīng)磁場的一種方法是將電流通過線圈。如果通有電流的兩個線圈彼此接近，那么各自所產(chǎn)生的磁場就趨向于相互對齊。如果兩個線圈彼此成的角度為0到180度，那么這種趨勢就會在兩個線圈之間產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電動機的一種結(jié)構(gòu)是這些線圈中的一個機械固定在軸上，另一個固定在外殼上。在這些線圈中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩可以隨著穿過線圈的電流變化而變化。
AC電動機可以包括很多類的電動機，例如單相電動機/多相電動機、通用電動機、伺服電動機、異步電動機、同步電動機和齒輪電動機。AC電動機所產(chǎn)生的磁場可以通過電磁體來產(chǎn)生，給電磁體供給的AC電壓與電動機線圈的電壓相同。產(chǎn)生磁場的線圈通常叫做“勵磁線圈”，而能旋轉(zhuǎn)的線圈和實心鐵心叫做電樞線圈。
AC電動機有很多超過DC電動機的優(yōu)點。一些種類的DC電動機包括一個叫做換向器的裝置。換向器可以保證兩個線圈之間總保持一個角度，這樣當電動機軸旋轉(zhuǎn)超過180度的時候，就可以連續(xù)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。換向器將電流從電樞線圈中切斷，并在電樞線圈和連接到電動機外殼上的勵磁線圈之間的角度達到零度之前將電流重新連接到第二電樞線圈上。
每個電樞線圈的端部都帶有稱為整流條的接觸器。用碳制成的接觸器被稱為電刷，被固定到電動機外殼上。帶有換向器和電刷的DC電動機通常叫做“刷式”DC電動機。隨著DC電動機軸旋轉(zhuǎn)，電刷就與一組整流條分離，并與下一組整流條接觸。這個過程在電樞線圈和勵磁線圈之間保持一個相對恒定的角度，這樣就可以在DC電動機旋轉(zhuǎn)過程中保持一個恒定的轉(zhuǎn)矩。
一些種類的AC電動機，例如無刷AC電動機，不使用電刷或整流條。刷式DC電動機通常要定期維護來檢查和更換磨損的電刷，并要從各個電動機表面清理可能產(chǎn)生火花危險的碳塵。因此，用無刷的AC電動機取代刷式DC電動機可以消除和維護以及磨損相關(guān)的問題，并可以消除危險火花的問題。AC電動機可以非常適用于定速運轉(zhuǎn)。這是因為與DC電動機不同，AC電動機的電動機轉(zhuǎn)速是由施加到電動機端子上的AC電壓的頻率決定的。
已有兩種截然不同的AC電動機AC同步電動機和AC異步電動機。同步電動機包括在定子部分中的一系列繞組，該定子部分具有簡單的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。電流通過線圈，在線圈中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因為電流是交變的，所以電動機通常就可以根據(jù)正弦波的頻率而平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。這就使得從空載到滿載都有恒定的、不變的速度，而不會打滑。
AC異步電動機通常在兩種AC電動機中是更常見的一種。AC異步電動機使用電流來引起在線圈中的旋轉(zhuǎn)，而不是直接提供旋轉(zhuǎn)。因此，AC異步電動機在旋轉(zhuǎn)電樞上使用短接的線環(huán)，通過改變在勵磁線圈中的磁場來從這些線環(huán)中產(chǎn)生的電流中來獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。
傳統(tǒng)的電動機驅(qū)動車輛，例如高爾夫球車和小型多用途車輛，都是DC驅(qū)動的，并且基本上都是采用分流型DC驅(qū)動系統(tǒng)來供給能量的。這種分流型DC電動機已經(jīng)取代了很多老款串繞DC電動機來給例如高爾夫球車的車輛提供電能。分流型DC電動機具有并聯(lián)連接到共有電壓源上的電樞和勵磁繞組，該結(jié)構(gòu)在控制電動機性能方面比串繞DC電動機具有更大的靈活性。但是，這樣的分流型電動機還存在維護和潛在火花危險的問題。迄今為止，無刷AC驅(qū)動系統(tǒng)還不能用來提供驅(qū)動例如高爾夫球車的車輛的車輪的原動力。
通過下面的說明，進一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊酶用黠@。可以理解的是，說明和特定實施例僅僅是出于說明的目的，而不是要限定本申請的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面提供了一種用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的交流AC電動機；AC電動機控制器，用于接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號，其中該AC電動機控制器產(chǎn)生用于該AC電動機的AC驅(qū)動信號；和其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的第二方面提供了一種操作用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的方法，包括提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號；基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生AC驅(qū)動信號；和將該AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成用于推進該多用途車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
在本發(fā)明的第三方面提供了一種用于包括多個車輪的多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括多個交流AC電動機，每個電動機給相關(guān)的一個車輪提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；AC電動機控制器，用于接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號，其中該AC電動機控制器產(chǎn)生用于多個相關(guān)AC電動機的多個AC驅(qū)動信號；其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的第四方面提供了一種多用途車輛，包括多個支撐該車輛的車輪，至少一個車輪是驅(qū)動輪；交流AC電動機，用于給該驅(qū)動輪提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；AC電動機控制器，用于接收多個輸入，該電動機控制器產(chǎn)生用于該AC電動機的AC驅(qū)動信號；其中該AC驅(qū)動信號是根據(jù)至少電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號和制動踏板位置信號產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的第五方面提供了一種操作用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的方法，包括提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號中的至少一個；根據(jù)所接收的信號產(chǎn)生AC驅(qū)動信號；和將該AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成用于推進該多用途車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
在本發(fā)明的第六方面提供了一種用于包括多個車輪的多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括多個交流AC電動機，每個電動機給相關(guān)的一個車輪提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；AC電動機控制器，用于接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號中的至少一個，其中該AC電動機控制器產(chǎn)生用于多個相關(guān)AC電動機的多個AC驅(qū)動信號；和其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
在本發(fā)明的第七方面提供了一種操作用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的方法，包括提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號中的至少一個；基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個產(chǎn)生AC驅(qū)動信號；和將該AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成用于推進該多用途車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。


這里所示出的附圖僅僅是為了說明的目的，而不是要限定本申請的范圍。在申請文件中，類似的部件用類似的附圖標記來表示，這也僅僅是出于說明的目的，而不是要限定各種實施例。
圖1是根據(jù)各種實施例的AC驅(qū)動系統(tǒng)的框圖。
圖2是根據(jù)一個實施例的儀表板的框圖。
圖3是示出了根據(jù)各種實施例的CAN通信芯片的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是示出了根據(jù)各種實施例的前輪速度傳感器的框圖。
圖5是示出了根據(jù)各種實施例中的多輪或全輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)各種實施例的一種AC驅(qū)動系統(tǒng)的示例性框圖。在圖1中示出了AC驅(qū)動系統(tǒng)100，其可以包括例如異步電動機或永磁電動機的三相(3φ)AC電動機110，還包括匹配的AC驅(qū)動電動機控制器120，該控制器120用于例如高爾夫球車和/或小型多用途車輛的電動車輛190上。如下所述，AC驅(qū)動系統(tǒng)100可以提供牽引力、行車制動功能，并可以將車輛190的動能回收和轉(zhuǎn)化成電動勢(EMF)形式的勢能。
參照圖1，響應(yīng)于電動機控制器120，電動機110可以提供原動力來驅(qū)動車輪198，并通過鎖止式差速器194和軸196將原動力或牽引能量經(jīng)軸192傳遞給后輪198。電動機110可操作地連接到電動制動器180上，電動制動器180通過信號線185受電動機控制器120和/或電動機110的控制。另外，用于節(jié)氣門(加速踏板)170的節(jié)氣門控制是根據(jù)經(jīng)信號線126從電動機控制器120接收的信號，通過節(jié)氣門位置傳感器175和節(jié)氣門啟動傳感器177來進行的。而且，AC驅(qū)動系統(tǒng)100還包括行車制動器踏板160，該踏板160根據(jù)從電動機控制器120的信號通過電動機110來控制制動。行車制動器踏板160的移動是由上述傳感器中的一個或兩個來檢測的，傳感器產(chǎn)生通過通信線122發(fā)送給電動機控制器120的控制信號。和制動器踏板160相關(guān)的傳感器可以包括制動器位置傳感器163和全沖程傳感器165，這將在下面進一步說明。
如圖1所示，電動機控制器120在操作上通過直接連接或控制器局域網(wǎng)(CAN)總線145以及相關(guān)的連接器接口可以與便攜電池組130、充電器140、外部網(wǎng)絡(luò)150和例如倒車報警傳感器的其它外部裝置或輸出裝置155中的一個或多個相連。在電動機控制器120、充電器140和外部網(wǎng)絡(luò)150之間的工作控制和數(shù)據(jù)交換將在下面詳細介紹。
用于AC驅(qū)動系統(tǒng)100的AC系統(tǒng)邏輯可以包括一系列的驅(qū)動輸入和驅(qū)動輸出。下面介紹的是向系統(tǒng)邏輯的輸入和從系統(tǒng)邏輯的輸出，這些系統(tǒng)邏輯是在例如電動機傳感器120的智能裝置中執(zhí)行的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，除了下述之外的輸入和輸出參數(shù)或信號可以通過示例性AC驅(qū)動系統(tǒng)來執(zhí)行。
圖2是根據(jù)各種實施例的一個示例性的儀表板的框圖。參照圖2，一個合適的儀表板200可以包括鑰匙開關(guān)220、前進、空擋和倒車(FNR)開關(guān)230、低電量指示器235、安培小時表240、LED 245、控制器指示器248和倒車報警指示器250?？刂破髦甘酒?48可以指示例如正常狀態(tài)、警告等等的狀態(tài)，或者指示AC控制器120或AC電動機控制系統(tǒng)的其它部件。LED 245可以是單個LED或多個LED，可以被配置為顯示適當?shù)臄?shù)字錯誤代碼或文字數(shù)字錯誤代碼。錯誤代碼可以包括，但是不局限于，與AC電動機110、電動機控制器120、電池組130、行車制動器160、電動制動器180等的近似閾值或警告條件相關(guān)的錯誤代碼。
車輛190還可以包括一個在所需位置提供的適當?shù)男旭?牽引開關(guān)210，其由車輛190的操作者所操縱。行駛/牽引開關(guān)210可以位于車輛190上便于牽引的位置，但是應(yīng)該是從操作者(或乘客)的座位不容易操縱該開關(guān)的位置，以避免在車輛190的正常行駛過程中有意或無意地打開開關(guān)210。
當行駛/牽引開關(guān)210被選擇為行駛，通過電動機控制器120和電動機110提供原動力來驅(qū)動車輛190。當行駛/牽引開關(guān)210被轉(zhuǎn)換為牽引時，給電動制動器180通電一段時間，該時間足夠啟動電動制動器180和電動機控制器120，該時間可以是例如1秒，并且電動制動器180還可以提供一個給定的脈沖寬度調(diào)制(PWM)百分比，例如可以是40％，來維持電動制動器180隨后工作。如這里將更加詳細介紹的那樣，這就使得車輛190可以以等于或稍微大于額定的電動機速度被牽引，例如在高爾夫球車上為大約4650RPM。行駛/牽引開關(guān)210處于牽引狀態(tài)時，提供零車輪轉(zhuǎn)矩的牽引模式被啟動。
另一種對系統(tǒng)邏輯的輸入可以是通過具有ON/OFF開關(guān)位置的鑰匙開關(guān)220來提供的。隨著鑰匙開關(guān)220被設(shè)定為開位置，則驅(qū)動邏輯能量就可以啟動電動機控制器120，并且能量可以啟動電動制動器180。將鑰匙開關(guān)220設(shè)定為關(guān)狀態(tài)就可以停止電動機控制器120的邏輯能量，并不再為電動制動器180提供能量。
將FNR開關(guān)230設(shè)定為前進狀態(tài)就可以啟動驅(qū)動邏輯能量來選擇向前的驅(qū)動方向。前進速度可以等于額定電動機速度，或者等于額定電動機速度下的車速。將FNR開關(guān)230設(shè)定為空擋，就可以使驅(qū)動邏輯能量無法選擇向前驅(qū)動方向或反向驅(qū)動方向，這樣就可以使AC電動機110處于在一個相對恒定RPM(也就是怠速)的空轉(zhuǎn)模式。將FNR開關(guān)230設(shè)定為倒車，就可以啟動驅(qū)動邏輯能量選擇為反向驅(qū)動方向。這個開關(guān)位置也可以發(fā)出倒車警告的聲音。反向方向速度可以根據(jù)需要設(shè)定為小于額定速度，例如可以是最大電動機速度的60％，或者是大致為10MPH的車速。
如圖1所示，另一種對系統(tǒng)邏輯的輸入可以包括節(jié)氣門位置傳感器175。節(jié)氣門位置傳感器175可以位于在加速踏板或節(jié)氣門170和電動機控制器120之間的信號線126上，并且可以被配置為輸出模擬電壓，該模擬電壓可以在控制器120的A/D轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該電壓可以根據(jù)節(jié)氣門170的位置或壓縮量在0到5.0伏特之間變化。在一個示例性結(jié)構(gòu)中，0-0.5伏特可以表示0RPM的指令速度，4.5伏特或更大值可以表示最大指令電動機速度。換句話說，0.5伏特輸出對應(yīng)0％的指令電動機速度或零RPM。4.5或更大的伏特輸出對應(yīng)在向前方向上100％的指令電動機速度(4650RPM)和在反向方向上60％的指令電動機速度(2790RPM)。節(jié)氣門位置傳感器175可以是適當?shù)碾娢挥嫽蛘呋魻栃?yīng)傳感器，這樣就可以在向前和反向方向上都將實際速度限定為電動機速度的100％。
另一種對系統(tǒng)邏輯的驅(qū)動輸入可以通過節(jié)氣門啟動傳感器177來進行。節(jié)氣門啟動傳感器177，偶爾也稱為踏板升高傳感器，用來基于加速踏板或節(jié)氣門170的位置來檢測驅(qū)動模式和踏板升高模式中的一種。當檢測到驅(qū)動模式(在踏板被壓下的任意點)的時候，節(jié)氣門啟動傳感器177給主接觸器通電，使AC電動機110工作，并給電動制動器180斷電，以使得驅(qū)動力能通過電動機控制器120和電動機110傳遞給車輪198。如果檢測到踏板升高模式(是指加速踏板完全“升高”，沒有被壓下)，該主接觸器就可以被斷電，以不再驅(qū)動。
因此，為了將原動力提供給車輪198而需要滿足的示例性輸入條件可以包括鑰匙開關(guān)220處于開，F(xiàn)NR開關(guān)230被選擇為處于前進或倒車位置，行駛/牽引開關(guān)210被選擇為行駛，制動器位置傳感器163從電動機控制器120接收0％制動指令，電池130的充電狀態(tài)(SOC)為至少20％。這些僅僅是提供原動力的示例性條件，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也可以設(shè)置其它條件。
另一種對系統(tǒng)邏輯的驅(qū)動輸入可以通過制動器位置傳感器163來進行。例如，檢測到小于0.5伏特輸出可以表示0％制動，并可以將原動力提供給車輪198。例如，在0.51到1.0伏特輸出之間，可以通過再生制動來保持實際車速，并且沒有原動力被輸入到車輪198。在1.01到4.0伏特輸出之間，隨著輸入電壓的增加就增加比例減速度斜率。例如，啟動條件和結(jié)束條件是可調(diào)整的。對于從制動器位置傳感器163輸出的從4.1到4.5或者更大的伏特輸出，指令電動機速度可以是0％，并且電動制動器180可以被斷電，以便使得電動制動器180來給電動機110提供制動力。制動功能可以根據(jù)過程條件，例如潮濕、干燥、丘陵和平坦地形等，以及車輛性能進行調(diào)節(jié)，以便給制動操作提供一致的感覺。
制動器位置傳感器163的邏輯功能可以是優(yōu)先的，并且例如可以保持優(yōu)先于對節(jié)氣門170的任何節(jié)氣門輸入。用于制動器位置傳感器163的邏輯功能可以與下面的條件一起工作鑰匙開關(guān)220處于開，F(xiàn)NR開關(guān)230處于前進或倒車位置，行駛/牽引開關(guān)210被選擇為行駛或牽引，節(jié)氣門啟動傳感器177檢測到驅(qū)動模式或踏板升高模式，節(jié)氣門位置傳感器175檢測到位于0到100％之間的指令電動機速度。進一步的條件可以是高于0％的任意電池SOC值。
另一種對系統(tǒng)邏輯的輸入可以是電池電壓。電動機控制器120可以監(jiān)視在負荷下電池組130的電壓，或者監(jiān)視電池組130的內(nèi)阻(阻抗)，以便確定電池組130的充電狀態(tài)(SOC)。當SOC處于100％到25％之間時，控制器120可以啟動原動力來驅(qū)動車輛190。當SOC處于24％到20％之間時，電動機控制器120中的邏輯可以將指令速度限定為最大驅(qū)動速度的40％，或者接近1860RPM，或者接近6MPH，以提供跛腳回家能力。當SOC小于20％時，不提供原動力來驅(qū)動車輛190。這樣，邏輯就可以將指令速度限定為零RPM，電動制動器180被斷電，通過電動機110的電動機制動可以被啟動，以保護電池組130不會被過度放電。電動制動器180可以通過行駛/牽引開關(guān)在該后面的SOC范圍被設(shè)定為牽引來充電。
表1概述了對電動機控制器120的邏輯的示例性驅(qū)動輸入。
表1 驅(qū)動輸入



AC驅(qū)動系統(tǒng)100可以包括數(shù)個由電動機控制器120產(chǎn)生的示例性驅(qū)動輸出。例如，當鑰匙開關(guān)220處于關(guān)，F(xiàn)NR開關(guān)230處于倒車，并且行駛/牽引開關(guān)210處于行駛時，控制器120可以產(chǎn)生倒車報警輸出，以啟動倒車報警器250。當鑰匙開關(guān)220處于關(guān)或行駛/牽引開關(guān)210處于牽引時，電動機控制器120可以停止倒車報警器250。
驅(qū)動輸出邏輯可以被提供給電動制動器180。例如，當行駛/牽引開關(guān)為牽引，或當鑰匙開關(guān)220為開、FNR開關(guān)230為前進或倒車、節(jié)氣門啟動傳感器177處于驅(qū)動模式且實際電動機速度為0RPM時，電動機控制器120的驅(qū)動輸出邏輯可以啟動電動制動器180到最大的啟動電壓，例如48伏特，持續(xù)1秒鐘，然后降到40％PWM。這些僅僅是示例性的條件，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知道其它條件也是可用的。
AC驅(qū)動系統(tǒng)100可以提供驅(qū)動輸出邏輯來控制主接觸器。當行駛/牽引開關(guān)210為牽引，或當行駛/牽引開關(guān)210為行駛、鑰匙開關(guān)220為開、FNR開關(guān)230為前進或倒車、節(jié)氣門啟動傳感器177處于驅(qū)動模式時，驅(qū)動輸出邏輯可以啟動主接觸器到一個選定的最大電壓，例如36伏特(或其它電壓值)，持續(xù)1秒鐘，然后降到40％PWM。例如，當行駛/牽引開關(guān)210為行駛，且鑰匙開關(guān)220為開、FNR開關(guān)230為前進或倒車、節(jié)氣門啟動傳感器177處于驅(qū)動模式時，控制器120就可以使主接觸器在0伏特停止工作。
還可以提供驅(qū)動輸出邏輯來控制鎖止式差速器194。邏輯可以將選定的最大電壓，例如12伏特，提供給鎖止式差速器194一秒，以使其接合，然后降至40％PWM，或者其它選定的中間電壓。例如，如果行駛/牽引開關(guān)210為牽引，或如果鑰匙開關(guān)220為開、FNR開關(guān)230為前進或倒車、節(jié)氣門啟動傳感器177處于驅(qū)動模式且實際電動機速度大于0RPM的時候，就可以滿足用于接合鎖止式差速器194的條件。如果行駛/牽引開關(guān)210為行駛且鑰匙開關(guān)220為關(guān)，或鑰匙開關(guān)210為開、FNR開關(guān)230為前進或倒車、節(jié)氣門啟動傳感器177處于踏板升高模式且實際電動機速度為0RPM時，驅(qū)動輸出邏輯就可以在0伏特使鎖止式差速器194不工作。這些僅僅是用于接合/脫離鎖止式差速器194的示例性條件，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說也可以設(shè)置其它條件。
表2 概述了電動機控制器120的邏輯的驅(qū)動輸出。
表2 驅(qū)動輸出


在智能裝置，例如電動機控制器120、電池組130、充電器140、外部網(wǎng)絡(luò)150和各種傳感器以及例如節(jié)氣門170、電動制動器180、行車制動器踏板160等的激勵器，之間的通信可以通過控制器局域網(wǎng)CAN總線145和相關(guān)的CAN連接器接口來進行。例如，帶有高、低和地針的CAN芯片可以被提供在電動機控制器120的適當?shù)尿?qū)動連接器中。如下面將進一步詳細說明的那樣，通信協(xié)議可以是適當?shù)腃AN協(xié)議，例如CAN公開協(xié)議2.0B或兼容協(xié)議。在AC驅(qū)動系統(tǒng)100中的CAN總線接口可以通過外部網(wǎng)絡(luò)150和與例如充電器140進行通信來提供一個間歇診斷能力。數(shù)據(jù)可以在AC驅(qū)動系統(tǒng)100的各種部件之間交換，并存儲在電動機控制器120中。這樣的數(shù)據(jù)可以包括，但不限于，驅(qū)動錯誤、警告和故障代碼、電池充電狀態(tài)、電池電壓、充電次數(shù)、運行次數(shù)和充電的量、總驅(qū)動時間和總邏輯能量時間。雖然已經(jīng)介紹了一個CAN總線來作為示例性總線結(jié)構(gòu)，但是示例性的實施例可以采用不同的總線結(jié)構(gòu)。其它適當?shù)目偩€結(jié)構(gòu)可以包括，但不限于，RS232、RS 422、USB、串行、并行、無線、藍牙和/或光學(xué)總線等等。
AC電動機再次參照圖1，電動機110可以是三相四極AC電動機，例如異步電動機或永磁體電動機。這樣的電動機可以是無刷的。在內(nèi)部，電動機110可以包括纏繞定子和永磁體轉(zhuǎn)子。在定子上有繞組有助于有效地散發(fā)繞組熱量。定子繞組可以是連接成三相Y形，例如，在這里表示的就是三相驅(qū)動相位U、V和W(例如圖1中的U、V和W線)。轉(zhuǎn)子可以包括軸和用稀土永磁體制成的內(nèi)芯，其周邊固有慣性很低。
一般來說，轉(zhuǎn)子運動是通過在與轉(zhuǎn)子中的永磁體磁場相互作用的定子繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場來開始的。旋轉(zhuǎn)磁場可以是通過順序給三相驅(qū)動相位U、V和W的繞組相位對通電產(chǎn)生的。以給定順序?qū)㈦娏骺梢怨┙o繞組相位對，以產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)方向。在任何時刻，三相中的兩相可以被通電，第三相沒有被通電。同時給兩相通電就可以合成兩相的轉(zhuǎn)矩輸出。
AC驅(qū)動系統(tǒng)100可以不采用DC電壓電源，例如，采用比無刷DC驅(qū)動系統(tǒng)稍微復(fù)雜的換向邏輯。在AC驅(qū)動系統(tǒng)100中，每相的能量都是通過使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)逐漸打開和關(guān)閉的。
一般來說，PWM是脈沖持續(xù)時間隨著調(diào)制信號的某些特性變化而變化的調(diào)制。例如，脈沖調(diào)制半導(dǎo)體或脈沖寬度調(diào)制器，例如FET(在電子工業(yè)中廣泛應(yīng)用)，可以產(chǎn)生與工作循環(huán)成比例的所需電壓，并且其還可以引起能量到一個給定相位以便打開或關(guān)閉?？商娲?，可以使用脈沖頻率調(diào)制來產(chǎn)生所需電壓。在任何一種情況下，F(xiàn)ET可以在ON和OFF狀態(tài)之間切換，以便產(chǎn)生在其打開時與工作循環(huán)成比例的所需電壓。
在車輛190中使用AC電動機110可以提供需要更少維護、具有更長壽命、電磁干擾更低且運轉(zhuǎn)安靜的電動機。例如所示的電動機110的AC電動機與永磁體電動機(PM)或分流型DC電動機以及齒輪電動機相比，每框架尺寸可以產(chǎn)生更大的輸出能量。電動機110的低轉(zhuǎn)子慣性可以改善加速和減速時間，同時縮短工作周期，并且，例如電動機110的無刷AC電動機的線性速度/轉(zhuǎn)矩特性可以產(chǎn)生可預(yù)測的速度調(diào)節(jié)。而且，因為不需要對無刷AC電動機的電刷進行檢查，就可以適用于受到限制的應(yīng)用領(lǐng)域，例如高爾夫球車，以及維修很困難的情況。
電動機控制器電動機控制器120可以是硬件和/或軟件，例如可以是位于印刷電路板上的一個或多個數(shù)字微處理器。但是，除了數(shù)字微處理器，電動機控制器120也可以采用模擬處理器、數(shù)字信號處理器和/或一個或多個由適當?shù)奈⒖刂破骰蛭⑻幚砥?未示出)控制的應(yīng)用特定集成電路。
控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器局域網(wǎng)(CAN)是一個實時應(yīng)用的高度集成的串行數(shù)據(jù)通信總線。CAN可以在每秒1兆(Mbps)的數(shù)據(jù)速率下工作，并且具有良好的錯誤檢測和限制能力。CAN可以用于例如自動控制、工業(yè)自動化和控制領(lǐng)域。
參照圖1，CAN總線145可以是一個串行總線系統(tǒng)，特別適用于網(wǎng)絡(luò)智能設(shè)備，例如電動機控制器120以及系統(tǒng)100中的傳感器和激勵器，雖然其它的總線結(jié)構(gòu)如上所述也適用。一般來說，CAN總線是帶有多個主要能力的串行總線系統(tǒng)，也就是說，所有的CAN節(jié)點都可以傳送數(shù)據(jù)，且數(shù)個CAN節(jié)點可以同時向CAN總線145發(fā)出請求。帶有實時能力的串行總線系統(tǒng)是國際標準ISO 11898的主題，其覆蓋了ISO/OSI參考模型的最下面兩層。在控制器局域網(wǎng)中，沒有傳統(tǒng)意義上的用戶或基站尋址，但是可以傳遞優(yōu)先化的信息。
一般來說，在CAN中的發(fā)射器可以給所有的CAN節(jié)點發(fā)射信息。每個節(jié)點都可以根據(jù)所接收的標識符來確定是否要處理該信息。標識符可以確定信息在CAN總線145接入的競爭中所具有的優(yōu)先級。CAN協(xié)議的相對簡單就意味著成本更低，CAN芯片接口使得應(yīng)用程序更簡單。
用于AC驅(qū)動系統(tǒng)100的CAN芯片可以是商用化、低成本的控制器芯片。這樣的控制器芯片可以在例如硅的適當材料中使用CAN數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，并且控制器芯片還可以用于簡單連接到例如電動機控制器120的微控制器上或連接到充電器140的適當控制器上。
CAN協(xié)議的一個特征是其具有很高的傳輸可靠性。CAN控制器可以是位于帶有電動機控制器120的集成電路板上的芯片，可以記錄測站誤差并統(tǒng)計評價這些誤差，以便采取適當措施。這些措施包括例如斷開是誤差源的給定CAN節(jié)點。而且，每個CAN消息可以傳遞0到8字節(jié)的信息。當然，眾所周知，更長的數(shù)據(jù)信息可以使用分割來傳遞。在ISO 11898中說明的最大傳輸率是1Mbit/s。該數(shù)據(jù)率可以用于40米的網(wǎng)絡(luò)。對于更長的距離，可以減小數(shù)據(jù)率；例如對于500m的距離，可以采用大約125kbit/s的速度，1km的距離采用至少為50kbit/s的速度。
圖3是示出了根據(jù)各種實施例的CAN通信芯片的結(jié)構(gòu)的框圖。參照圖3，適當?shù)腃AN通信芯片310可以安裝在車輛190的電動機110或電動機控制器120上的電動機驅(qū)動中。第二CAN通信芯片320可以安裝在充電器140中，充電器一般位于車輛的充電區(qū)域，例如車輛在故障時間或晚上?？康牡胤?，充電器連接到110V的插座上。DC充電器插頭330可以連接到車輛190的充電器插座340上，以便根據(jù)需要給電池組130充電，例如可以在每晚進行。DC充電器電線350、插頭330、車輛充電器插座340和用于車輛190的車輛線束(未示出)中的一個或多個可以包含專用的CAN高、低和接地信號線。當為了充電而接通時，這些連接就可以構(gòu)成將電動機控制器120和充電器140以及其它用于數(shù)據(jù)交換的智能設(shè)備連接起來的CAN總線145。
如上所述，電動機控制器120可以在車輛190所使用的適當?shù)拇鎯ζ骰騼?nèi)存中記錄和存儲信息。內(nèi)置存儲器介質(zhì)的例子包括，但不限于，例如ROM的可擦寫非易失性存儲器、閃存和硬盤。可移動存儲器的例子包括，但不限于，例如CD-ROM和DVD的光學(xué)存儲介質(zhì)、例如MO的磁光存儲介質(zhì)、例如軟盤的磁性存儲介質(zhì)、錄音帶和可移動硬盤、例如存儲卡的帶有內(nèi)置的可擦寫非易失性存儲器的介質(zhì)、以及例如ROM磁帶的帶有內(nèi)置ROM的介質(zhì)。
在電動機控制器120的存儲器或內(nèi)存中儲存的、用于與充電器140進行交換的數(shù)據(jù)包括，但不限于，向前驅(qū)動時間、向后驅(qū)動時間、邏輯事件ON(也就是鑰匙開關(guān)220的KEY ON時間，這個時間是邏輯能量被施加到電動機控制器120上的時間)、各種報警、條件和錯誤、電池組130SOC、所消耗的安培小時和電壓數(shù)據(jù)、以及有助于操作充電器140的數(shù)據(jù)。通過CAN總線145的通信數(shù)據(jù)交換可以是雙向的，也就是充電器140還可以將數(shù)據(jù)傳遞給電動機控制器120。這個功能使得可以改變整個車隊的參數(shù)，這些參數(shù)可以用來用于車隊中的任意數(shù)目的單獨車輛190，來給整個車隊提供已購買的可選服務(wù)。
例如，任意數(shù)量的充電器140可以連接起來，形成一個更大的控制器局域網(wǎng)。任何的CAN支持的外部網(wǎng)絡(luò)150，例如加密狗、便攜式計算機、手持式計算機或服務(wù)器，都可以連接到CAN總線145上，來提供一個可以在遙控CAN支持的計算機和車隊中任何車輛190之間進行數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)。因此，通過CAN總線145的雙向數(shù)據(jù)交換就可以運轉(zhuǎn)整個車隊，以便甚至在車輛190使用時進行維護，和/或可以根據(jù)例如使用(也就是時間、英里數(shù))來保修車輛190。而且，通過CAN總線145的雙向數(shù)據(jù)交換還可以預(yù)測服務(wù)需要，并且在使用過程、工作循環(huán)、熱循環(huán)、驅(qū)動形式等中收集數(shù)據(jù)。
電池組130可以包括串聯(lián)連接成的多個電池(也就是，四個串聯(lián)的12V直流電池連接成一個48V直流電源)，以便給車輛190供電。根據(jù)電池組130的單個電池、電極和電解質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，電池組130可以是例如鋰離子(Li+)、鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)、鉛酸電池組中的任何一個。
在其它的各種實施例中，電動機控制器120可以被配置為，通過為了確定電池組130的充電狀態(tài)(SOC)，監(jiān)視從最后一個充電周期開始在車輛190工作過程中提供給電動機110的電能，來確定理想的電量作為百分比值返回給車輛的電池組130?；赟OC，電動機控制器120可以給充電器140提供數(shù)據(jù)，這樣當充電器140可操作地連接到車輛190上時，充電器140就可以根據(jù)SOC或與SOC成比例地將能量返回給電池組130。
例如，電動機控制器120可以累加從最后一個已知充電周期開始的在車輛190行駛過程中所消耗的能量。消耗的能量可以從給定的最后已知充電周期中減掉，因此就可以確定電池組130的充電狀態(tài)(SOC)。通過位于電動機控制器120或例如充電器140的另一個智能裝置中的適當軟件，就可以計算出與消耗的能量和返回電池組130的能量之比相同的特定量能量。這個比例可以根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)效率的量、電池組種類、電池組使用時間和能量消耗率來進行優(yōu)化，雖然也可以采用其它的參數(shù)來優(yōu)化消耗的能量和返回電池組130的能量之比。這是與電池組130的內(nèi)阻成比例的。
示例性實施例的另一個方面可以是電動停車制動器180。當車輛190的制動加速器踏板160處于最大行程的時候，就可以激勵制動踏板160。如圖1所示，制動器180可以是一個通過拉線結(jié)構(gòu)的制動器，其可以包括制動踏板位置傳感器163和制動全行程傳感器165。
參照圖1，在正常行駛情況下，電動制動器180可以被電動機控制器120通電到一個放松位置。制動踏板位置傳感器163確定制動踏板160的位置，以改變通過信號線122施加給制動器180的電能。例如，當制動踏板160被壓下到最大制動踏板行程的大約5％以內(nèi)的時候，可以中斷供給制動器180的能量，以影響駐車制動性能或緊急制動性能。一旦這個電路打開，可以從電動制動器180上去除能量，摩擦材料可以是施加到制動盤上的彈簧。電動制動器180的彈簧的尺寸可以給摩擦材料施加壓力，提供等于或大于電動機110最大加速轉(zhuǎn)矩120％的制動轉(zhuǎn)矩。這個操作可以將電動機速度減小到零，直到車輛190達到零速度，或者直到制動器全行程傳感器165停止工作?？商娲?，控制器120也可以獨立于制動踏板傳感器163使用全行程傳感器，僅僅使用該輸入來啟動駐車制動功能。系統(tǒng)還可以被進一步配置為在零速度激勵制動踏板160來放松電動制動器180和保持車輛190靜止。只要踏板160放松，制動全行程傳感器165就不再工作，正常指令車輛行駛可以繼續(xù)。
通過指令每單位時間的給定電機速度降低，制動踏板位置傳感器163可以用于常用制動。由制動踏板傳感器163檢測到的制動踏板60的位置提供了到控制器120的輸入，以確定車輛190的減速率。電動制動器180例如可以是安裝在電機軸上的施加了彈簧的電動松開的盤式制動器。電動制動器180也可以有助于下坡時的制動。
根據(jù)制動踏板160的位置，制動踏板位置傳感器163輸送一個信號到電動機控制器120，使電動機減速，并且產(chǎn)生與踏板位置成比例的制動轉(zhuǎn)矩。例如，制動轉(zhuǎn)矩的最小值對應(yīng)于制動踏板160的最小壓下量，其最大值對應(yīng)于制動踏板160的全壓下。
制動全行程傳感器165是對系統(tǒng)的一種補充，但是并不能代替緊急停車裝置，從而確保停止車輛190，這里將鑰匙開關(guān)220轉(zhuǎn)到關(guān)位置就可以緊急停車。制動器全行程傳感器165可以作為補充安全開關(guān)，其可以用來保持安全行駛條件，這時車輛190可以在應(yīng)急或意外單獨緊急情況停止。例如，這樣的情況可以包括電動機控制器120工作中斷、錯誤、操作者錯誤和/或其它外界事件。
在另一方面，電動機控制器120可以被配置為提供自動駐車制動功能。為了使得電動機控制器120確定何時可以自動接合駐車制動器180，電動機控制器120可以監(jiān)視例如電動機指令速度、實際速度、鑰匙開關(guān)位置、節(jié)氣門和制動器條件。
可以在數(shù)種可能的條件下使電動機控制器120自動接合駐車制動器180。例如，當車輛190慣性滑行的時候，一種條件可能發(fā)生，而沒有任何來自加速器(節(jié)氣門170)或制動踏板160的指令。為了保持該條件，車輛190移動，鑰匙開關(guān)220位于開，F(xiàn)NR開關(guān)230處于前進位置。基于這些輸入條件，電動機控制器120可以將電動機速度每單位時間降低給定量，這可以稱為“空擋制動”。如果車輛190保持在該條件，實際的電動機速度處于靠近零速度附近的范圍內(nèi)，電動機控制器120可以給電動制動器180斷電，駐車制動器180接到指令而被設(shè)定。在給定時間后，電動機控制器120就可以停止電動機110。如果電動機控制器120檢測到實際的電動機速度大于靠近零速度的給定范圍，電動機控制器120可以嘗試阻止電動機110轉(zhuǎn)動，保持車輛190停止。
另一種條件發(fā)生在如果制動踏板160被壓下足夠時間以使車輛190完全停止，然后駐車制動器160接合時。完全停止是指例如速度接近零的一個范圍。為了保持該條件，通過壓下制動踏板160來指令車輛190停止，鑰匙開關(guān)220為開，指令速度和實際速度是0RPM或位于靠近零速度的給定速度區(qū)域。基于這些輸入，電動機控制器120可以指令電動制動器180接合。經(jīng)過給定時間后，電動機控制器120可以停止電動機110。如果電動機控制器120檢測到實際的電動機速度大于接近零速度的給定范圍，電動機控制器120可以嘗試阻止電動機110轉(zhuǎn)動，將車輛190保持停止。
另一種條件發(fā)生在如果給AC驅(qū)動系統(tǒng)100的邏輯輸入中存在任何錯誤，如果一個傳感器在量程之外，或者如果電動機控制器120由于過載電流、過載電壓、電壓不足、溫度過高或溫度不足條件中任意一個而產(chǎn)生故障時。每個故障條件都帶有根據(jù)電動機控制器120控制下的預(yù)防性措施或反應(yīng)下特有的輸出，其包括，但不限于，通過儀表240發(fā)出報警代碼或者在儀表板上的LED 245上的報警燈光、對于連續(xù)的行駛操作降低電動機110性能、立即停車等等。這些故障條件可以在任何車速或任意的操作者條件下發(fā)生，在這些條件下，電動機控制器120檢測到一個或多個上述的故障條件。在該示例中，電動機控制器120可以采取預(yù)防性的措施，例如指令電動機速度為零，然后在很短的時間內(nèi)立即接合駐車制動器160，并且在某些更極端的情況下停止電動機110。
另一種條件發(fā)生在如果鑰匙開關(guān)220設(shè)定在關(guān)位置上時。在鑰匙開關(guān)220設(shè)定在關(guān)的任何時候，電動機控制器120可以接合電動制動器180，而不管任何其它輸入條件，包括車輛190的速度。由于鑰匙開關(guān)220也可以是操作者在車輛190上的唯一的緊急制動開關(guān)，因此這就可以提供一種很必要的安全功能。
其它各種實施例可以使得電動機控制器120可以基于給定的監(jiān)視輸入來提供踏板升高制動或空擋制動功能，以便當制動踏板沒有接合的時候，檢測已實現(xiàn)的所需制動條件。通過踏板升高制動，在釋放車輛加速踏板的同時，電動機控制器120可以主動實施再生制動來將車輛190的速度降低到電動機110的基本速度。這樣，踏板升高或空擋制動可以給車輛190提供一個功能，當制動踏板160和加速踏板(節(jié)氣門)170都沒有接合時，可以在每單位時間降低給定量的車速，而與車輛的傾斜度(也就是車輛所處山或斜面的傾斜度)無關(guān)。
在車輛190的常規(guī)操作中，電動機控制器120可以監(jiān)視數(shù)個操作者輸入和車輛條件。例如，制動踏板位置、加速踏板位置和實際電動機速度可以被電動機控制器120監(jiān)視，以便實施踏板升高制動。例如，當加速踏板170和制動踏板160都沒有被操作者接合，并且車輛190的實際電動機速度被確定在一個給定范圍內(nèi)時，電動機控制器120就可以指令電動機110在每單位時間降低給定量的速度。電動機速度在單位時間的降低可以是持續(xù)的，直到輸入條件或直到電動機速度達到接近零速度條件。如果電動機速度接近于零，電動機控制器120可以指令自動駐車制動器接合，從而降低實際電動機速度并停止車輛190。因此，由于即使是在下坡過程中也自動降低車輛速度，所以根據(jù)各種實施例的踏板升高制動就可以提供保證車輛190工作安全的額外措施。
其它各種實施例主要是實施牽引模式。在牽引模式，電動機控制器120可以被配置為限制車輛190的最大牽引速度，并控制電動機110。這樣電動機110可以在車輛190被牽引的同時既不消耗能量也不產(chǎn)生能量。
牽引模式可以通過將鑰匙開關(guān)220設(shè)定在開位置、FNR開關(guān)230設(shè)定在倒車位置并將行駛/牽引開關(guān)210設(shè)置在牽引位置來選擇。如上所述，行駛/牽引開關(guān)210可以位于車輛190上便于牽引的位置，但是該位置還應(yīng)該是從操作者(或乘客)的座位不容易啟動開關(guān)210的位置。這就可以提供一個合理的保證，行駛/牽引開關(guān)210不會在車輛190的正常行駛過程中被有意或無意地啟動。
牽引模式的一個功能可以將車輛190的速度限制在例如每小時15英里，如同ANSI Z130所規(guī)定的那樣。將鑰匙開關(guān)220選擇到開位置就可以將邏輯能量供給到電動機控制器120。將行駛/牽引開關(guān)210選擇到牽引位置可以停止電動駐車制動器180，以便準備好車輛190以進行牽引。主制動踏板160可以在車輛190處于牽引模式時正常發(fā)揮作用。在某些結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)NR開關(guān)230可以設(shè)定在一個優(yōu)選位置。
因為供給電動機控制器120的邏輯是被鑰匙開條件啟動的，所以電動機控制器120可以監(jiān)視車輛190的實際牽引速度。這可以通過從電動機110或從車輪198供給電動機控制器120的反饋信號來完成。電動機信號可以由一個適當?shù)碾妱訖C速度編碼器、車輪速度編碼器、無感裝置提供和/或通過監(jiān)視電動機110的頻率或電壓來提供?；谶@些輸入，電動機控制器120可以計算車輛190是否達到例如15MPH±某一給定容許誤差的速度。然后電動機控制器120可以嘗試通過電動機110和/或電動制動器180指令車輛190來阻止車輛運動，以減速到例如15MPH。
牽引模式的另一個功能是輔助牽引，以便對電池組130的充電狀態(tài)有輕微的影響。例如，當車輛190被牽引時，電動機控制器120可以監(jiān)視在電池組130和電動機控制器120之間的電流。然后電動機控制器120可以指令電動機速度或轉(zhuǎn)矩，以傳遞一個零(0)安培凈消耗電池電流來將向后電動勢與向前電動勢分離。電流被限制是因為電動機控制器120可以僅將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)得這么快。雖然零安培消耗在實際中不容易獲得，但是AC驅(qū)動系統(tǒng)100的容許誤差有助于實現(xiàn)牽引功能，正電流和負電流流入和流出電池組130，而對電池組130的整個SOC情況有輕微的影響。而且，當車輛處于牽引模式時，控制器120就可以有選擇地激勵制動器180，以限制牽引速度低于一個預(yù)定值，預(yù)定值可以是例如每分鐘發(fā)動機的預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)，例如4800RPM。這樣的牽引速度就可以根據(jù)控制器120的能力來確定，以操作電動機110。
圖4是示出根據(jù)各種實施例的前輪速度傳感器的框圖。參照圖4，另一個實施例可以是前輪速度傳感器510。前輪速度傳感器510可以在例如高爾夫球車或小型多用途車輛的車輛190上實現(xiàn)防抱死制動或牽引控制中的一個或兩個。牽引控制和防抱死制動可以限制從動輪和制動輪相對路面的滑動能力。通過減少車輛190進入側(cè)滑的能力，降低車輪滑動可以提高對車輛190的控制。這些特征都可以在例如濕草的低摩擦路面上大大縮短車輛的停止距離。當車輛的路面是草皮時，牽引控制和防抱死制動特征可以通過減少在車輪198和草皮表面之間的滑動來降低對草地的損壞。
電動機控制器120可以監(jiān)視電動機速度，該速度與從動輪的速度成正比。電動機控制器120可以包括與車輛190的整個齒輪齒數(shù)比相關(guān)的存儲的預(yù)編程數(shù)據(jù)，使得電動機控制器120能夠計算例如從動輪的速度。
如圖4所示，適當?shù)能囕喫俣葌鞲衅?10可以安裝在非從動輪和非制動輪198上的輪轂上，以測量相對路面或草皮表面沒有滑動的車輪的車輪速度。來自傳感器510的可測量數(shù)據(jù)可以用來在沒有滑動的情況下產(chǎn)生最大制動和/或加速。該數(shù)據(jù)可以通過例如CAN總線145傳遞給電動機控制器120。電動機控制器120可以將所計算的從動輪198的速度與非制動輪198的車輪速度輸入進行比較。然后電動機控制器120可以調(diào)整電動機速度，以努力匹配速度來降低在從動輪和非從動輪之間的誤差。一旦降低了誤差，電動機110就可以加速或減速來使實際電動機速度與指令電動機速度匹配。如果電動機控制器120測量到在非從動輪和從動輪之間有額外誤差，電動機控制器120就可以進一步調(diào)整電動機速度，將給定誤差降低到可接受的范圍內(nèi)。這樣的控制就可以在將滑移減少到最小程度的同時提供最大的制動或加速。
圖5是示出了根據(jù)各種實施例的多輪或全輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)的示例性框圖。雖然圖1示出了其中電動機110可以通過后軸192和鎖止式差速器194驅(qū)動后輪198的其它各種實施例，但是車輛190可以被配置為包括多輪或全輪驅(qū)動系統(tǒng)。例如，可以提供級聯(lián)電動機結(jié)構(gòu)或四個獨立的AC電動機610A-D，以給單獨或?qū)?yīng)的車輪198供給能量。
獨立地驅(qū)動車輛190的兩個或多個車輪可以給在例如高爾夫球車的車輛中常規(guī)使用的普通實心軸帶來數(shù)個優(yōu)勢。例如，可以省掉差速器殼。省掉差速器194就可以消除機械差速車輪速度所帶來的機械損失。通過提供基于傳感器的轉(zhuǎn)向方向然后給車輪提供不相同的轉(zhuǎn)矩或速度，可以在轉(zhuǎn)向車輛時幫助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可能減少轉(zhuǎn)向力。此外，直接驅(qū)動兩個車輪就可以提供差速鎖止器的功能。這個特征通常提供了額外的牽引或制動力。而且，使用兩輪或全輪驅(qū)動，就可以省掉實心軸192，以利于采用獨立后懸掛。因此，每個車輪都可以被對應(yīng)的無刷AC電動機610A-D驅(qū)動，每個電動機610A-D都提供3φ輸出。而且，每個車輪可選地可以包括如圖4所示的對應(yīng)的速度傳感器510?？商娲兀?電動機結(jié)構(gòu)之外，還可以采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中一個AC無刷電動機(610A或610B)驅(qū)動前輪，另一個無刷電動機(610C或610D)驅(qū)動后輪。
通過采用兩個到四個單獨的電動機110來驅(qū)動車輛190的每個車輪，就可以根據(jù)所需對車輪進行獨立制動，以加強在車輛的加速或制動過程中的牽引，并且獨立從動輪的速度就可以用前輪傳感器測量出來。傳感器例如可以安裝在電動機110中。另外，這樣的結(jié)構(gòu)可以在一臺電動機不工作的情況下提供補充操作；車輛190可以在只有一臺電動機系統(tǒng)的情況下保持工作。而且，還可以在提供相同或加強的車輛190性能的同時降低電動機尺寸。降低的功率電平可以使得直接驅(qū)動電動機，例如上述無刷AC電動機110，更具技術(shù)可行性和經(jīng)濟性。最后，還可以減小簧下重量，因此就可以通過懸掛系統(tǒng)改善驅(qū)動質(zhì)量。
因此，在例如高爾夫球車和/或小型多用途車輛的車輛中使用AC驅(qū)動系統(tǒng)就可以帶來數(shù)個明顯的優(yōu)點，其中精確的位置控制不是主要目的和/或AC電流源不容易得到，但是可以同時使用三相電源轉(zhuǎn)換器和DC電池組130來模擬。
例如，所選擇的AC電動機的驅(qū)動效率可以遠遠超過典型的串聯(lián)DC電動機或單獨激勵電樞和磁場(分流型)DC電動機。這種更高的效率可以使得車輛190工作更長時間，并且能使用更小的電池組130行駛更長。
此外，峰值電動機轉(zhuǎn)矩可以在零電動機RPM處出現(xiàn)，這樣就可以使得電動機110能將車輛190固定。這可以防止車輛190在某些不太安全的情況下移動，保持的時間足夠使得駐車制動器180接合，并防止車輛滾動。
而且，電動機110可以被電動機控制器120控制，以便產(chǎn)生在任何一個旋轉(zhuǎn)方向上的控制轉(zhuǎn)矩。這就使得電動機110作為主制動器，因此就可以省掉例如機械主制動器。用AC驅(qū)動系統(tǒng)100作為車輛主制動器就可以將車輛190動能的一部分轉(zhuǎn)化成電勢能，因此就可以給相連的電池組130充電。而且，使用電動機110作為主制動器就可以減少使用機械主制動器所產(chǎn)生的熱能。在主制動器中不產(chǎn)生熱就可以使用低溫塑料來制造車輛190的例如車身板、部件和車輪。而且，由于無刷永磁體或感應(yīng)電動機與串聯(lián)或并勵DC電動機相比的高效率，所以就可以采用更小、更輕的電動機。
本說明書本質(zhì)上僅僅是示例性的，因此，所有不背離本說明書要點的各種變型都落入本說明書的范圍內(nèi)。這樣的變型不應(yīng)該認為是脫離本說明書的精神和范圍的。
權(quán)利要求
1.一種用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的交流AC電動機；AC電動機控制器，用于接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號，其中該AC電動機控制器產(chǎn)生用于該AC電動機的AC驅(qū)動信號；和其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機包括感應(yīng)電動機和永磁體電動機中的一個。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機是三相四極無刷電動機。
4.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機包括纏繞定子和永磁體轉(zhuǎn)子。
5.如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該永磁體包括稀土磁體。
6.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步包括介質(zhì)驅(qū)動器，用來接收包括壓縮盤CD、數(shù)字化視頻光盤DVD、磁性介質(zhì)和儲存卡的可移動存儲介質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步接收制動全行程信號和節(jié)氣門啟動信號。
8.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生報警信號。
9.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC驅(qū)動信號包括三相AC驅(qū)動信號。
10.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC驅(qū)動信號包括脈沖寬度調(diào)制信號和脈沖頻率調(diào)制信號中的至少一個。
11.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器基于該電池電壓信號確定該AC電動機的最大速度。
12.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器基于該牽引開關(guān)信號和FNR信號確定該AC電動機的最大速度。
13.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生被輸送到顯示屏的狀態(tài)信號。
14.如權(quán)利要求13所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該狀態(tài)信號指示電池狀況、安培小時顯示、錯誤代碼和倒車驅(qū)動狀況中的至少一個。
15.如權(quán)利要求13所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該顯示屏包括發(fā)光二極管LED、數(shù)字顯示器和文字數(shù)字顯示器中的至少一個。
16.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該鑰匙開關(guān)處于開位置、FNR開關(guān)處于前進和倒車位置中的一個、牽引開關(guān)處于運行位置、制動信號指示0％制動指令并且電池充電狀態(tài)SOC大于預(yù)定SOC時，該AC電動機控制器產(chǎn)生該AC驅(qū)動信號。
17.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該制動信號顯示大于0％制動指令時，該AC電動機控制器放慢該AC電動機，而不管電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、行駛/牽引信號和FNR信號。
18.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器確定電池的SOC，并根據(jù)該SOC確定該AC電動機的最大速度。
19.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括可選擇地連接該AC驅(qū)動信號和該AC電動機的接觸器，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生被傳送到該接觸器的PWM接觸器控制信號，該AC電動機控制器當閉合該接觸器時在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該接觸器控制信號，在該接觸器已經(jīng)閉合之后在第二PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該接觸器控制信號。
20.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括可選擇地放慢該AC電動機的制動器，其中該AC電動機控制器還產(chǎn)生被傳送到該制動器的制動器控制信號，其中該AC電動機控制器在使用該制動器時在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該制動器控制信號，在已經(jīng)使用該制動器之后在第二PWM工作循環(huán)時產(chǎn)生該制動器控制信號。
21.如權(quán)利要求20所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該制動器包括在該AC電動機停止時被使用的駐車制動器。
22.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該制動信號顯示0％制動指令且該節(jié)氣門信號顯示0％節(jié)氣門指令時，該AC電動機控制器以預(yù)定速率降低該AC電動機的速度。
23.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該行駛/牽引信號顯示該多用途車輛處于被牽引時，該AC電動機控制器在前進方向和倒車方向最小化該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
24.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括用來給該AC電動機控制器提供電源的可再充電電池，其中該可再充電電池的種類包括鋰離子、鎳鎘、鎳氫、鉛酸中的一種。
25.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該行駛/牽引信號顯示該多用途車輛被牽引時，該AC電動機控制器最小化通過該可再充電電池的電流。
26.如權(quán)利要求24所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器使用從該AC電動機接收的能量給該可再充電電池再充電。
27.如權(quán)利要求26所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器基于電池組類型、電池組使用時間和能量消耗率確定提供給該可再充電電池的能量百分比。
28.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括用來減慢該多用途車輛的制動器，其中該AC電動機控制器基于該制動器位置信號、鑰匙開關(guān)信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生用于控制該制動器的制動信號。
29.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步包括用來傳輸數(shù)據(jù)的通訊總線接口。
30.如權(quán)利要求29所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該數(shù)據(jù)包括實時控制數(shù)據(jù)。
31.如權(quán)利要求29所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該通訊總線接口與控制器局域網(wǎng)CAN、RS-232、RS-422、通用串行總線USB、串行、并行、無線、藍牙和光學(xué)格式中的一種兼容。
32.如權(quán)利要求30所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該實時控制數(shù)據(jù)包括該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個。
33.如權(quán)利要求29所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括電池充電器，該電池充電器包括用于與該AC電動機控制器的通訊總線接口之間傳輸電池充電狀態(tài)SOC的第二通訊總線接口。
34.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括接收和改向到一對軸的該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的鎖止式差速器。
35.如權(quán)利要求34所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該鎖止式差速器根據(jù)由該AC電動機控制器產(chǎn)生的差速器控制信號鎖定和解鎖。
36.如權(quán)利要求35所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器當鎖定該鎖止式差速器時在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該差速器控制信號，在鎖止式差速器被鎖定后在第二PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該差速器控制信號。
37.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括多個車輪速度信號，其中該AC驅(qū)動信號進一步基于該車輪速度信號。
38.如權(quán)利要求37所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器包括防抱死制動系統(tǒng)和牽引控制系統(tǒng)中的至少一個，這些系統(tǒng)接收車輪速度信號，并限制該AC電動機的加速度和減速度。
39.如權(quán)利要求38所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該牽引控制系統(tǒng)基于與各自從動輪和非從動輪相關(guān)的車輪速度信號的比較結(jié)果來限制該加速度和減速度。
40.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于提供第二驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的第二AC電動機，其中該AC電動機控制器與該第二AC電動機之間傳輸?shù)诙嗀C驅(qū)動信號，并且該第二AC驅(qū)動信號基于該AC電動機的工作狀況。
41.一種操作用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的方法，包括提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號；基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生AC驅(qū)動信號；和將該AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成用于推進該多用途車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中產(chǎn)生該AC驅(qū)動信號包括產(chǎn)生三相AC驅(qū)動信號。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括記錄所述電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個的值。
44.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括接收制動全行程信號和節(jié)氣門啟動信號。
45.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括基于所述電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個產(chǎn)生報警信號。
46.如權(quán)利要求41所述的方法，其中該AC驅(qū)動信號包括脈沖寬度調(diào)制信號和脈沖頻率調(diào)制信號中的至少一個。
47.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括基于該電池電壓信號確定該AC驅(qū)動信號的最大頻率。
48.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括基于該牽引開關(guān)信號和FNR信號確定該AC驅(qū)動信號的最大頻率。
49.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括產(chǎn)生狀態(tài)信號并基于該狀態(tài)信號顯示狀態(tài)指示。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中該狀態(tài)信號指示電池狀況、安培小時指示、錯誤代碼、倒車驅(qū)動狀況中的至少一個。
51.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括當鑰匙開關(guān)信號指示開位置、FNR信號指示前進和倒車位置中的一個、行駛/牽引信號指示行駛位置、制動信號指示0％制動指令并且電池充電狀態(tài)SOC大于預(yù)定SOC時，產(chǎn)生該AC驅(qū)動信號。
52.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括當該制動信號指示大于0％制動指令時，降低該AC驅(qū)動信號的頻率，而不管該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、行駛/牽引信號和FNR信號。
53.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括確定電池SOC，并基于該SOC確定該AC驅(qū)動信號的最大頻率。
54.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括有選擇地將該AC驅(qū)動信號提供給該轉(zhuǎn)換步驟。
55.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生制動器控制信號并持續(xù)預(yù)定時間，在所述制動信號指示大于0％制動指令時，在隨后的第二PWM工作循環(huán)產(chǎn)生制動器控制信號。
56.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括當該制動信號指示0％制動指令且該節(jié)氣門信號指示0％節(jié)氣門指令時，降低該AC驅(qū)動信號的頻率。
57.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括當該行駛/牽引信號指示牽引位置時，最小化前進方向和倒車方向的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
58.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括當該行駛/牽引信號指示牽引位置時，最小化改變電池充電狀態(tài)SOC。
59.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括將該多用途車輛的動能轉(zhuǎn)化成電能，以增加電池充電狀態(tài)SOC。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，進一步包括基于電池組類型、電池組使用時間和能量消耗率確定要轉(zhuǎn)化的動能的百分比。
61.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括基于該制動器位置信號、鑰匙開關(guān)信號和行駛/牽引信號中的至少一個制動該多用途車輛。
62.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括從該多用途車輛傳送控制數(shù)據(jù)，該控制數(shù)據(jù)包括該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，其中該控制數(shù)據(jù)包括實時控制數(shù)據(jù)。
64.如權(quán)利要求62所述的方法，進一步包括基于通過上述通信步驟接收的電池充電狀態(tài)SOC數(shù)據(jù)給該多用途車輛再充電。
65.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括接收和有選擇地改向到一對軸的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
66.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括接收多個車輪速度信號，其中該AC驅(qū)動信號進一步基于該車輪速度信號。
67.如權(quán)利要求66所述的方法，其中該AC驅(qū)動信號頻率的變化率小于基于該車輪速度信號的限制值的變化率。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其中該限制值的變化率是基于與各自從動輪和非從動輪相關(guān)的車輪速度信號的比較結(jié)果。
69.如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括基于轉(zhuǎn)化所述AC驅(qū)動信號的步驟的結(jié)果產(chǎn)生第二AC驅(qū)動信號；和將所述第二AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)化成用來驅(qū)動該多用途車輛的第二驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
70.如權(quán)利要求69所述的方法，其中產(chǎn)生該AC驅(qū)動信號的步驟包括產(chǎn)生三相AC驅(qū)動信號。
71.一種用于包括多個車輪的多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括多個交流AC電動機，每個電動機給相關(guān)的一個車輪提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；AC電動機控制器，用于接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號，其中該AC電動機控制器產(chǎn)生用于多個相關(guān)AC電動機的多個AC驅(qū)動信號；其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
72.如權(quán)利要求71所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括轉(zhuǎn)向傳感器，用來產(chǎn)生與該AC電動機控制器之間傳輸?shù)霓D(zhuǎn)向信號，其中該AC驅(qū)動信號進一步基于該轉(zhuǎn)向信號。
73.一種多用途車輛，包括多個支撐該車輛的車輪，至少一個車輪是驅(qū)動輪；交流AC電動機，用于給該驅(qū)動輪提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；AC電動機控制器，用于接收多個輸入，該電動機控制器產(chǎn)生用于該AC電動機的AC驅(qū)動信號；其中該AC驅(qū)動信號是根據(jù)至少電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號和制動踏板位置信號產(chǎn)生的。
74.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機包括感應(yīng)電動機和永磁體電動機中的一個。
75.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機是三相四極無刷電動機。
76.如權(quán)利要求75所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機包括纏繞定子和永磁體轉(zhuǎn)子。
77.如權(quán)利要求76所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該永磁體包括稀土磁體。
78.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步包括用于接收可移動存儲介質(zhì)的介質(zhì)驅(qū)動器。
79.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步接收制動全行程信號和節(jié)氣門啟動信號。
80.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生報警信號。
81.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC驅(qū)動信號包括三相AC驅(qū)動信號。
82.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC驅(qū)動信號包括脈沖寬度調(diào)制信號和脈沖頻率調(diào)制信號中的至少一個。
83.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器根據(jù)至少該電池電壓信號確定該AC電動機的最大速度。
84.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器基于牽引開關(guān)信號和FNR信號確定該AC電動機的最大速度。
85.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生被輸送到顯示屏的狀態(tài)信號。
86.如權(quán)利要求85所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該狀態(tài)信號指示電池狀況、安培小時顯示、錯誤代碼和倒車驅(qū)動狀況中的至少一個。
87.如權(quán)利要求85所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該顯示屏包括發(fā)光二極管LED、數(shù)字顯示器和文字數(shù)字顯示器中的至少一個。
88.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當鑰匙開關(guān)處于開位置、FNR開關(guān)處于前進和倒車位置中的一個、牽引開關(guān)處于行駛位置、制動信號指示0％制動指令并且電池充電狀態(tài)SOC大于預(yù)定SOC時，該AC電動機控制器產(chǎn)生該AC驅(qū)動信號。
89.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當制動信號指示大于0％制動指令時，該AC電動機控制器放慢該AC電動機，而不管該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、行駛/牽引信號和FNR信號。
90.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器確定電池的SOC，并根據(jù)該SOC確定該AC電動機的最大速度。
91.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括可選擇地連接該AC驅(qū)動信號和該AC電動機的接觸器，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生被傳送到該接觸器的PWM接觸器控制信號，該AC電動機控制器當閉合該接觸器時在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該接觸器控制信號，在該接觸器已經(jīng)閉合之后在第二PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該接觸器控制信號。
92.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括可選擇地放慢該AC電動機的制動器，其中該AC電動機控制器進一步產(chǎn)生被傳送到該制動器的制動器控制信號，其中該AC電動機控制器在使用該制動器時在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該制動器控制信號，在已經(jīng)使用該制動器之后在第二PWM工作循環(huán)時產(chǎn)生該制動器控制信號。
93.如權(quán)利要求92所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該制動器包括在該AC電動機停止時被使用的駐車制動器。
94.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該制動器位置信號顯示0％制動指令且該節(jié)氣門信號顯示0％節(jié)氣門指令時，該AC電動機控制器以預(yù)定速率降低該AC電動機的速度。
95.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當行駛/牽引信號顯示該多用途車輛處于被牽引時，該AC電動機控制器最小化在前進方向和倒車方向的該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
96.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括用于給該AC電動機控制器提供電源的可再充電電池，其中該可再充電電池的種類包括鋰離子、鎳鎘、鎳氫、鉛酸中的一種。
97.如權(quán)利要求96所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中當該行駛/牽引信號顯示該多用途車輛被牽引時，該AC電動機控制器最小化通過該可再充電電池的電流。
98.如權(quán)利要求96所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器使用從該AC電動機接收的能量給該可再充電電池再充電。
99.如權(quán)利要求98所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器基于電池組類型、電池組使用時間和能量消耗率確定提供給該可再充電電池的能量百分比。
100.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括用來減慢該多用途車輛的制動器，其中該AC電動機控制器基于該制動器位置信號、鑰匙開關(guān)信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生用于控制該制動器的制動信號。
101.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器進一步包括用來傳輸數(shù)據(jù)的通訊總線接口。
102.如權(quán)利要求101所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該數(shù)據(jù)包括控制數(shù)據(jù)。
103.如權(quán)利要求101所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該通訊總線接口與控制器局域網(wǎng)CAN、RS-232、RS-422、通用串行總線USB、串行、并行、無線、藍牙和光學(xué)格式中的一種兼容。
104.如權(quán)利要求103所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該控制數(shù)據(jù)包括該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個。
105.如權(quán)利要求102所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括電池充電器，該電池充電器包括用于與該AC電動機控制器的通訊總線接口之間傳輸電池充電狀態(tài)SOC的第二通訊總線接口。
106.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括接收和改向到一對軸的該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的鎖止式差速器。
107.如權(quán)利要求106所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該鎖止式差速器根據(jù)由該AC電動機控制器產(chǎn)生的差速器控制信號鎖定和解鎖。
108.如權(quán)利要求107所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器當鎖定該鎖止式差速器時在第一PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該差速器控制信號，在鎖止式差速器被鎖定后在第二PWM工作循環(huán)產(chǎn)生該差速器控制信號。
109.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括多個車輪速度信號，其中該AC驅(qū)動信號進一步基于該車輪速度信號。
110.如權(quán)利要求109所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該AC電動機控制器包括防抱死制動系統(tǒng)和牽引控制系統(tǒng)中的至少一個，這些系統(tǒng)接收車輪速度信號，并限制該AC電動機的加速度和減速度。
111.如權(quán)利要求110所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中該牽引控制系統(tǒng)基于與各自從動輪和非從動輪相關(guān)的車輪速度信號的比較結(jié)果來限制該加速度和減速度。
112.如權(quán)利要求73所述的驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于提供第二驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的第二AC電動機，其中該AC電動機控制器與該第二AC電動機之間傳輸?shù)诙嗀C驅(qū)動信號，并且該第二AC驅(qū)動信號基于該AC電動機的工作狀況。
113.一種操作用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的方法，包括提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號中的至少一個；根據(jù)所接收的信號產(chǎn)生AC驅(qū)動信號；和將該AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成用于推進該多用途車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
114.一種用于包括多個車輪的多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括多個交流AC電動機，每個電動機給相關(guān)的一個車輪提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；AC電動機控制器，用于接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號中的至少一個，其中該AC電動機控制器產(chǎn)生用于多個相關(guān)AC電動機的多個AC驅(qū)動信號；和其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
115.一種操作用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的方法，包括提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、前進/空擋/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號中的至少一個；基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號，以及鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號中的至少一個產(chǎn)生AC驅(qū)動信號；和將該AC驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換成用于推進該多用途車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
一種用于多用途車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的交流(AC)電動機。AC電動機控制器接收電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、前進/空檔/倒車FNR信號和表示該多用途車輛是被驅(qū)動還是被牽引的行駛/牽引信號。該AC電動機控制器產(chǎn)生用于該AC電動機的AC驅(qū)動信號，其中該AC驅(qū)動信號是基于該電池電壓信號、節(jié)氣門踏板位置信號、制動踏板位置信號、鑰匙開關(guān)信號、FNR信號和行駛/牽引信號產(chǎn)生的。
文檔編號B60L15/20GK1861445SQ20051011916
公開日2006年11月15日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者沃倫·克拉克, 小奧利弗·亞歷山大·貝爾 申請人:特克斯特朗有限公司