运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具

文档序号:827191 发布日期:2021-03-30 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具 (Running wheel running parameter detection device, hub motor and vehicle ) 是由 袁仪 于 2019-09-27 设计创作,主要内容包括:本发明涉及运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具。所述运行轮运行参数检测装置包括:磁性部件,其装设在运行轮上,所述运行轮安装在交通工具上用于促使其行进,并且所述磁性部件设置成在所述运行轮进行旋转运动时形成磁场变化;检测模块,其设置成检测所述磁场变化以生成所述运行轮的运行参数信号,所述运行参数信号至少包括运行轮的角度信号和速度信号。本发明易于制造、安装和维护,不仅能够有效增强车辆等产品的使用便捷性和竞争力,而且应用成本低。(The invention relates to a running wheel running parameter detection device, a hub motor and a vehicle. The running wheel running parameter detection device comprises: a magnetic member mounted on a running wheel mounted on a vehicle for urging the running wheel to travel, and arranged to form a magnetic field change upon rotational movement of the running wheel; a detection module arranged to detect the magnetic field variations to generate operational parameter signals of the running wheels, the operational parameter signals comprising at least an angle signal and a speed signal of the running wheels. The invention is easy to manufacture, install and maintain, can effectively enhance the use convenience and competitiveness of products such as vehicles and the like, and has low application cost.)

运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具

技术领域

本发明涉及信号检测处理技术领域,尤其涉及运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具。

背景技术

在车辆行驶期间,在许多应用情形下需要获取诸如车速、车轮速度、车轮角度等运行参数,以便能够根据这些运行参数来及时、准确地掌握并控制车辆的行使状况。对此,现有技术已经提供了众多的技术手段来获得此类运行参数,例如通过在车轮上安装轮速传感器来获得车轮速度,又比如通过在车辆上装设速度传感器来获得车辆的当前车速,诸如此类等等。然而,这些现有方式在例如安装复杂度、操作简便性、成本控制、应用灵活性、安全可靠性等方面仍然存在着不足之处。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具,从而可以解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个。

首先,根据本发明的第一方面,它提供了一种运行轮运行参数检测装置,所述运行轮安装在交通工具上用于促使其行进,所述运行轮运行参数检测装置包括:

磁性部件,其装设在所述运行轮上,并且布置成在所述运行轮进行旋转运动时形成磁场变化;以及

检测模块,其设置成检测所述磁场变化以生成所述运行轮的运行参数信号,所述运行参数信号至少包括所述运行轮的角度信号和速度信号。

在根据本发明的运行轮运行参数检测装置中,可选地,所述磁性部件被构造成环状并且套设在所述运行轮的安装轴上。

在根据本发明的运行轮运行参数检测装置中,可选地,所述磁性部件被设置成所形成的磁场变化的波形为正弦波。

在根据本发明的运行轮运行参数检测装置中,可选地,所述磁性部件是装设在所述运行轮上的轮毂电机中的永磁体。

在根据本发明的运行轮运行参数检测装置中,可选地,所述检测模块为传感器,并且其设置在所述轮毂电机的内部或者至少一部分设置在所述轮毂电机的外部。

在根据本发明的运行轮运行参数检测装置中,可选地,所述检测模块与所述轮毂电机的电机控制器和所述交通工具上的至少一个控制装置相连,所述角度信号被传送至所述电机控制器,所述速度信号被传送至所述控制装置。

在根据本发明的运行轮运行参数检测装置中,可选地,所述交通工具是车辆,所述控制装置包括设置车辆上的ABS、ESP和EMS。

其次,根据本发明的第二方面,还提供了一种轮毂电机,其包括:

壳体;

永磁体,其装设在所述壳体内,并且布置成在所述轮毂电机安装于其上的运行轮进行旋转运动时形成磁场变化;以及

检测模块,其装设在所述壳体内,并且设置成检测所述磁场变化以生成所述运行轮的运行参数信号,所述运行参数信号至少包括所述运行轮的角度信号和速度信号。

在根据本发明的轮毂电机中,可选地,所述轮毂电机为内转子式或外转子式。

此外,根据本发明的第三方面,它提供了一种交通工具,所述交通工具上装设有如以上任一项所述的运行轮运行参数检测装置、或者所述交通工具的至少一个运行轮上装设有如以上所述的轮毂电机。

从与附图相结合的以下详细描述中,将会清楚地理解根据本发明的各技术方案的原理、特点、特征以及优点等。例如,采用本发明技术方案可以快速地同时获得车轮速度、车轮角度等运行参数信息,其不仅易于制造、安装和维护,能够有效增强车辆等产品的使用便捷性和竞争力,而且应用成本低,因此具有很强的实用性。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述,但是应当知道,这些附图只是出于解释目的而设计的,仅意在概念性地说明此处描述的结构构造,而不必要依比例进行绘制。

图1是一个根据本发明的运行轮运行参数检测装置实施例的组成示意框图。

图2是将一个根据本发明的轮毂电机实施例被安装在运行轮上的结构布置示意图。

图3是图2所示的轮毂电机实施例中的永磁体被套装在车轮的安装轴上的剖视示意图。

具体实施方式

首先,需要说明的是,以下将以示例方式来说明根据本发明的运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具的构成、布置、特点和优点等,然而所有的描述不应用于对本发明形成任何限制。在本文中,技术用语“连接”或其衍生词涵盖了特定部件直接连接至另一部件和/或间接连接至另一部件,技术用语“模块”包括了允许通过硬件、软件或其组合来实施的元器件、装置或设备等,技术用语“运行轮”包括了安装在各种类型的车辆、飞行器等交通工具上用于促使其行进的驱动轮、从动轮等,其在不同应用场合下可能会被称为诸如车轮、机轮、前轮、后轮等。

此外,对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征,或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征,本发明仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍,从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。另外,为了简洁起见,相同或相类似的零部件和特征在同一附图中可能仅在一处或若干处进行标示,并且在本文中不多赘述本领域技术人员已经公知的一般事项。

请参阅图1,在该图中示意性地给出了一个根据本发明的运行轮运行参数检测装置实施例的组成框图,通过这个实施例可以大致阐释出本发明的设计思路和基本构成情况。

具体来讲,仅作为示范性说明,该运行轮运行参数检测装置100可以包括两个组成部分,即图1中所示的磁性部件11和检测模块12。对于磁性部件11来讲,可以将其安装在例如各类车辆(如燃油车辆、纯电动车辆、混合动力车辆、电动自行车、机场摆渡车等)、飞行器(如无人飞行器、载人飞行器等)等具有众多类型的交通工具的运行轮上用来提供工作磁场以及磁场的变化,以便可响应于该磁场变化来确定运行轮的运行参数信息。例如,在随后的图2中就给出了一个具体示例,在该示例中是将磁性部件11套装在运行轮1的安装轴2上,由于在该运行轮1进行旋转运动时将会影响到由磁性部件11形成的磁场分布,即此时将会造成磁场变化。基于这样的磁场变化能够对应反映出该运行轮1的当前运行状态,这可以借助于以下将介绍的检测模块12来检测获得。

如图1所示,检测模块12与磁性部件11相关联,它被设置成用来检测上述的磁场变化,并根据这样的磁场变化来相应地生成运行轮的运行参数信号S,例如可以至少包括运行轮的角度信号S1、运行轮的速度信号S2,或者还可以包括诸如运行轮的加速度信号、速度变化率信号等更多可能的其他运行参数信号。作为举例说明,检测模块12可以通过检测由磁性部件11所提供的当前磁场内的例如磁通量的大小、变化率等参数,可以对应获得运行轮的角度信号S1、运行轮的速度信号S2和/或其他的运行参数信号,并且还可以通过对例如以上的角度信号S1和速度信号S2分别进行计算处理来获得例如运行轮的加速度信号、角加速度信号等更多可能的运行参数信号,以便能够更好地满足不同的应用需求。关于具体运行参数信号的采集处理情况,这可以根据实际应用场合来进行灵活的选择、设定或者调整。

对于磁性部件11来讲,它可以采用例如永磁部件、电磁部件等任何能够在工作时提供磁场的适宜零部件。请参阅图3,可以将磁性部件11可选地构造成环状,以便能够非常方便地将其套装在运行轮1的安装轴2上。例如,在图2中展示出的一个轮毂电机(也被称为“轮内电机”)实施例中就采用了以上结构布置方式。即,如图2所示,此时是将轮毂电机中的永磁体安装在运行轮1的安装轴2上用作磁性部件11,该永磁体具有磁极N和磁极S并由此形成磁场分布,当安装轴2在例如动力驱动下带动运行轮1进行旋转运动时,由上述磁极N和磁极S所形成的磁场分布将会受此影响而发生磁场变化,这种磁场变化是与运行轮1的旋转运动状况相关联的,能够被检测出并获取到该运行轮1的运行信息。

当然,在其他实施方式下,本发明也允许将磁性部件11构造成例如方形、三角形等任何适宜的形状,并且还可将其布置在运行轮上的任何可能的区域(例如使其位于运行轮上的一个非中心位置处),只要由磁性部件11所提供的磁场能够在运行轮进行旋转运动时能够产生变化,并且这种磁场变化能被检测模块12检测到,然后经处理后生成根据具体应用所需要的运行参数信号S即可。

另外,应当说明的是,通过针对磁性部件11进行选择性设置,由其所提供的磁场在运行轮1进行旋转运动时所形成的磁场变化波形可以是例如正弦波、矩形波等多种波形。在可选情形下,可以通常将磁性部件11设置成所形成的磁场变化的波形为正弦波,以便于使用检测模块12来进行检测处理。

对于检测模块12来讲,它可以采用例如芯片、处理器或其他元器件等硬件来实施,例如可将其集成设置在印刷电路板(PCB)上,也可以借助于已有零部件使用软件或者通过软硬件结合等多种方式加以实现。作为举例说明,检测模块12可采用信号传感器形式,或者也允许采用例如芯片等元器件来单独设计制成。再举例来讲,在可选情形下,可以将检测模块12与磁性部件11集成布置在一起,例如将二者都安装在轮毂电机的内部,或者也可以将检测模块12的一部分(如用于进行信号采集的部分等)与磁性部件11集成安装在轮毂电机的内部,将检测模块12的其他部分(如用于进行数据处理的部分、将运行参数信号S向外输送的部分等)布置在轮毂电机的外部,例如可将其布置在轮毂电机被安装于其上的交通工具上的任何适宜位置处。

另外,对于检测模块12所生成的运行参数信号S来讲,可以根据具体应用需要将其传送给相应的单元、模块、装置或设备等,具体传送方式可采用有线方式、无线方式或者二者相结合的方式。例如,在一些实施方式下,可以将运行参数信号S中的运行轮的角度信号S1传送到与检测模块12相连的电机控制器6(图2),以便用来轮毂电机的运行进行控制操作。又比如,在一些实施方式下,可以将运行参数信号S中的运行轮的速度信号S2传送到与检测模块12相连且设置在交通工具上的一个或多个控制装置7,以便用来对交通工具以及其中的一些零部件的运行状况等进行控制操作。当交通工具是车辆时,上述的控制装置7可以包括但不限于例如ABS(Antilock Braking System,汽车防抱死制动系统)、ESP(Electronic Stability Program,电子稳定系统)、EMS(Engine Management System,发动机管理系统)等,由于运行轮的速度与运行轮的安装轴的转速相同,因此上述的控制装置7可以根据运行轮的速度信号S2来获知车辆的当前速度信息,然后即可据此来对车辆以及其中的相应零部件(如发动机、驱动电机、变速器等)进行如所期望的控制操作。

根据本发明的一个技术方案,还提供了一种轮毂电机,其不仅可以将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,从而能够极大地简化了该轮毂电机被安装于其上的交通工具的机械结构,而且可以充分利用其中的零部件来采集提供该交通工具上的运行轮的运行参数信号。如前所述,这样的运行参数信号至少包括运行轮的角度信号和速度信号。与本发明进行对比,由于目前的众多轮毂电机仅是采集获得运行轮的角度信号,而这也只是因为需要将其提供给轮毂电机本身的电机控制器用来对电机进行操作控制,业界人士对此早已习以为常而根本没有理解、认识到或者存在这样的需求,即通过轮毂电机同时提供除了以上角度信号之外的其他运行参数信号。应当明白,正是业界普遍存在的以上思维障碍限制了本领域技术人员未能提出如本发明所设计提供的轮毂电机。

请继续参考图2,在所给出的这个轮毂电机实施例中,它包括定子3、转子4、磁性部件11和检测模块12,可以将这些部件布置在轮毂电机的壳体内部,并通过例如轴承5或其他零部件被安装并支撑在运行轮1上。如前所述,磁性部件11一般是采用永磁体,通过它来形成磁场分布并可对运行轮1的旋转运动做出响应而形成磁场变化,这种磁场变化可被检测模块12检测到并生成运行轮1的至少包括以上所讨论的角度信号S1、速度信号S2在内的运行参数信号S。本发明与现有技术相比较的一个明显技术优势是在于,可以仅通过轮毂电机中的检测模块12(例如仅设置一个传感器)就能够获得两种或更多种的运行轮运行参数信号,而现有技术需要同时设置众多的零部件(如角度传感器、速度传感器、加速度传感器等)来采集获得此类运行参数信号,因此这将非常有利于降低系统成本,提高安装便利性,有效节省空间布局,并且可以促进各种控制器件、装置或系统等进行高效的控制操作,从而有助于提供结构更加紧凑并且更具有竞争力的产品。

应当说明的是,在图2中示出的轮毂电机实施例是采用了内转子式,这有利于将其应用在高速环境(如电机转速可高达例如10000 r/min等),然而根据本发明的轮毂电机并非仅限于以上结构形式,它也完全允许采用外转子式,采用此类电机形式可以适应于例如相对低速的应用环境,例如可将采用外转子式的轮毂电机应用到诸如电动自行车、厂区运输货车、接驳车等。

此外,根据本发明的一个技术方案,还提供了一种交通工具,该交通工具可以包括但不限于例如燃油车辆、纯电动车辆、混合动力车辆、电动自行车等众多类型的车辆、飞行器等。根据本发明的设计思想,可以在上述交通工具的一个或多个运行轮上装设根据本发明所设计提供的轮毂电机,或者在交通工具上安装根据本发明所设计提供的运行轮运行参数检测装置,例如可在交通工具的一个或多个运行轮上安装该运行轮运行参数检测装置,又比如可将运行轮运行参数检测装置中的磁性部件直接安装在交通工具的运行轮,同时将检测模块的一部分(如用于进行数据处理的部分、将运行参数信号S向外输送的部分等)安装在交通工具上的任何适宜位置处。通过采用以上交通工具,可以充分发挥出本发明方案所具备的如前所述的这些明显技术优势。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本发明的运行轮运行参数检测装置、轮毂电机和交通工具,这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用,而非对本发明的限制,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此,所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

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