本发明总体上涉及用于确定行驶距离的部件，以及用于确定行驶距离的方法。更具体的说，本发明涉及一种具有确定行驶距离的部件的车辆及其方法，这些部件通过确定用于车辆的电动驱动电机的位置变化来确定行驶距离。
车辆的自主驾驶是可能增大车辆乘客的方便性和安全性的新兴技术。如同人类驾驶员那样，自主驾驶使用各种类型的信息来用于驾驶过程。用在自主驾驶中的信息示例包括车辆当前位置的确定(定位)、行驶距离的确定、行驶方向的确定、车辆外部物体的位置的确定等等。车辆的当前位置能基于已知的参照点来确定。在一个示例中，在给定交叉路口处的停止标志用作具有已知定位的参考点。车辆相对于停止标志的位置通过诸如光检测和测距(lidar)或雷达的各种技术的一个或多个来确定。附加于或替代上文描述的示例性lidar技术而使用其它技术，例如全球定位系统(gps)或其它。在一些实施例中，罗盘用于确定从已知位置(定位位置)的行驶方向，并且雷达、声纳或其它技术可选地用于检测车辆外部物理的存在和位置。
在示例性实施例中，停在停止标志处的车辆利用已知位置定位，但车辆向前“蠕动”以确定是否存在迎面而来的交通。期望使得自主驾驶系统精确地确定在向前蠕动的同时行使的相对较短距离，以精确地追踪车辆的当前位置。在一些实施例中，针对例如在向前蠕动时的小变化，无法获得相对于已知参考点的车辆位置，于是确定行驶距离和行驶方向的“航位推算”系统是有用的。在一个示例中，罗盘用于行驶方向。
因此，期望开发精确地确定行驶距离的方法和系统。此外，期望开发利用廉价且可靠的部件并且在确定行驶距离方面有着良好追踪记录的车辆，以及用于这样做的方法。此外，从结合附图和本发明
背景技术：
获取的本发明和所附权利要求的后续详细描述中，本发明的其它期望特征和特点会变得显而易见。
技术实现要素：
提供一种用于确定行驶距离的车辆、系统以及方法。在示例性实施例中，车辆包括电动机，该电动机具有电机转子轴。电机旋转变压器邻近于电机转子轴定位，其中该电机旋转变压器配置成基于电机转子轴的回转来确定电动机的电机位置。控制器与电机旋转变压器通信，其中该控制器配置成基于电动机位置变化来确定行驶距离。
在另一实施例中，提供一种用于确定行驶距离的系统。该系统包括具有电机转子轴的电动机、驱动轮以及将电动机连接到驱动轮的传动系。电机旋转变压器邻近于电机转子轴定位，其中该电机旋转变压器配置成基于电机转子轴的运动来确定电动机的电机位置。控制器与电机旋转变压器通信，并且该控制器配置成相对于电动机位置变化来确定驱动轮的转数。
在又一实施例中，提供一种用于确定行驶距离的方法。该方法包括确定电动机的第一位置和第二位置，其中电动机由传动系连接到驱动轮。确定从第一位置到第二位置的电动机位置变化，并且通过电动机位置变化与行驶距离的设定比值来确定行驶距离。
附图说明
下文将结合以下附图来描述本发明，其中类似的附图标记指代类似的元件，并且
图1示出示例性车辆；
图2示出示例性车辆的部件；以及
图3是确定行驶距离的示例性技术的过程示意图。
具体实施方式
以下详细描述在本质上仅仅是示例性的并且并不旨在限制本发明或本发明的应用或使用。此外，并不意图受到在前述背景技术或以下详细描述中呈现的任何原理的限制。
在示例性实施例中，如图1中所示，电动机10安装在车辆12的车身内。电动机10包括电机转子轴8，该电机转子轴在电功率转换成机械功率时旋转。这样，电动机10的位置或旋转在电机转子轴8处明显。车辆12在示例性实施例中是汽车，但在替代的实施例中，车辆12是拖拉机、火车、船只、飞机或替代实施例中的其它类型车辆。在示例性实施例中，车辆12包括用于对电动机12供电的一个或多个电池14，但其它电力源也是可能的。例如，在替代的实施例中，燃料电池或连接到发电机的内燃机提供电力。在示例性实施例中，车辆12包括驱动轮16，但在替代的实施例中存在两个、三个、四个、六个或其它数量的驱动轮16。示例性机动车辆12包括乘客舱室18、发动机舱室20、诸如方向盘、制动器、节气门之类的自动和/或手动操作装置(未示出)以及通常存在于汽车中的其它部件。然而，其它实施例也是可能的。
继续参照图1，参照图2中示出的示例性实施例。电动机10联接到驱动轮16，并且联接件在许多实施例中是机械的。传动系21将电动机10联接到驱动轮16，并且在示例中，传动系21包括驱动轴22、u形带24、差速器26、变速器28以及其它可选部件。电动机10与驱动轮16的联接允许将功率从电动机10传递至驱动轮16。电动机10直接地联接到驱动轴22，使得驱动轴22与电动机10的转数成正比地旋转。
电机旋转变压器30邻近于电动机10的电机转子轴8定位，其中电机旋转变压器30配置成检测电机转子轴8的运动。在示例性实施例中，电机旋转变压器30直接地安装于电动机10的主体，并且围绕电机转子轴8同心地定位，但其它构造也是可能的。在示例性实施例中，电机转子轴8由电机旋转变压器30所检测的运动是回转。电机转子轴8是电动机10的一部分，并且电机旋转变压器30配置成基于电机转子轴8的运动确定电动机10的电机位置。电机旋转变压器30在第一时间确定第一电机位置且在第二时间确定第二电机位置，其中第二和第一电机位置之间的差异是电动机位置变化。电机旋转变压器30在一些实施例中检测小部分回转，其中比起简单地确定完整的回转总数，电机旋转变压器30更精确地确定电机位置。
电动机10连接到驱动轮16，使得电动机10的转数与驱动轮16的转数成正比。驱动轮16推进车辆12，使得驱动轮16的转数与车辆所行使的距离成正比。这样，电动机10的位置变化(即，旋转)与行驶距离成正比，并且电动机10的转数和行驶距离与驱动轮16的转数成正比。行驶距离通过设定比值与电动机10的位置变化相关，于是，电动机10的位置变化乘以设定比值提供行驶距离的评估值。将电动机10的位置变化乘以不同比值提供驱动轮16的转数。这样，将驱动轮16的转数乘以又一比值提供行驶距离的评估值。在示例性实施例中，行驶距离用在自主驾驶系统中或者用于其它目的。
在一些实施例中，控制器32与电机旋转变压器30通信，并且控制器32用于车辆12内的若干不同功能。在示例性实施例中，控制器32专用于确定车辆12所行使的距离。控制器32包括配置成基于电动机位置变化而确定行驶距离的硬件和软件的任何组合。在各种实施例中，控制器32包括任何类型的处理器34或多个处理器34、诸如微处理器的集成电路或者协配地工作以实现控制器32的任务的任何合适数量的集成电路装置和/或电路。在示例性实施例中，控制器32执行存储在控制器存储器36中的一个或多个程序。在一个示例中，控制器存储器36同样保存各种其它数据，例如电动机位置变化与行驶距离的比值。在各种实施例中，控制器32包括或可访问任何类型的控制器存储器36，包括但不限于随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)以及非易失性随机存取存储器(nvram)。
继续参照图1和图2，在图3中示出用于确定行驶距离的过程的示例性实施例。电机旋转变压器30将电机位置信息提供给控制器32，其中在示例性实施例中，电机位置信息包括如上所述的第一电机位置和第二电机位置。在一个示例中，电机旋转变压器30然后提供第三电机位置、第四电机位置等等，但在另一实施例中，当确定行驶距离42时，电机旋转变压器30被重设，于是将第二电机位置重设为第一电机位置，等等。在任何情形中，电机旋转变压器30将电机位置信息提供给控制器，使得能确定电动机位置变化44。在示例性实施例中，控制器32确定电动机位置变化44，但在替代的实施例中，电机旋转变压器30确定电动机位置变化44并且将关于电动机位置变化44的信号传递至控制器32。在一个示例中，控制器32由于定位事件(未示出)重设，其中车辆12的位置基于定位事件中的外部参考点来确定。
上文描述的系统和方法能基于电动机位置变化44来确定车辆12的行驶距离42。然而，存在可能影响所评估行驶距离42的精确性的变量，而控制器32可选地配置成补偿这些变量的一个或多个。利润，齿轮游隙影响行驶距离42的评估值。齿轮游隙由于匹配的齿轮齿中的间隙而产生。当所施加的力的方向改变时，齿轮中的齿会行进通过间隙区域，而不会沿相反方向施加力。例如，如果车辆12向前移动并且然后进行停靠时，存在于变速器28、差速器26中的齿轮和/或电动机10和驱动轮16之间的连接中的任何其它齿轮的齿仍然保持用于前进方向的接触。如果车辆12然后逆向行驶，则齿轮的齿会在电动机10将逆向驱动力提供给驱动轮16之前通过间隙空间。这样，电动机10的位置会改变而车辆12不会行驶任何距离，直到经过齿轮游隙的间隙为止。
在示例性实施例中，电动机10将转矩提供给传动系21，该转矩传递至驱动轮16，并且该转矩与提供给电动机10的电流相关联。在一个示例中，控制器12基于提供给电动机10的电流来确定传动系转矩46，其中在各种实施例中，通过直线关系、多项式关系、查询表或者通过其它技术来计算传动系转矩46。在一个实施例中，电流传感器(未示出)提供供给至电动机10的电流。当车辆12改变方向且齿轮游隙影响所评估的行驶距离42的精确性时，传动系转矩46跨越零数值，使得传动系转矩46从正数值改变为复数值，或者从负数值改变为正数值。因此，在上文描述的示例中，当传动系转矩46跨越零数值时，控制器32将所评估的行驶距离42减小齿轮游隙距离48。齿轮游隙距离48基于传动系21中齿轮的设计、传动系21中齿轮的测量、由电机旋转变压器30提供的与进一步在传动系21下方的速度传感器(未示出)(例如，在差速器26处的速度传感器)提供的信息的比较或者通过实验来计算。这样，在上文描述的示例中，控制器32通过齿轮游隙距离48来调节所评估的行驶距离42。齿轮游隙距离48由于其由于齿轮齿间隙产生而是大约恒定的，因而齿轮游隙距离48并不取决于传动系转矩46。控制器32基于传动系转矩46确定何时将齿轮游隙距离48包括在行驶距离42的评估值中，但控制器通常并不基于传动系转矩46的量来改变齿轮游隙距离48的长度。
传动系扭转也会影响所评估的行驶距离42的精确性。当电动机12接合时，传动系转矩46导致一定的传动系扭转，其中传动系21的各部件由于传动系转矩46变形。在一些实施例中，驱动轴22是传动系21中与传动系转矩46经历最多扭转的部件。在许多实施例中，传动系扭转大致是弹性的，于是当去除传动系转矩46时，传动系21返回至其大致初始形状。在传动系21扭转时，一些电动机位置变化44转变为传动系21的扭转运动，而电动机位置变化44并不移动驱动轮16和增大行驶距离42。相对于电动机位置变化44减小的行驶距离42在本文中称为传动系扭转距离50。控制器32可选地调节行驶距离42的评估值，以补偿传动系扭转距离50。传动系扭转距离50随着传动系转矩46增大而增大，于是，在示例性实施例中，传动系扭转距离50基于传动系转矩46的量来确定。传动系扭转距离50随着传动系转矩46减小而增大行驶距离，因为在传动系转矩46减小时传动系未扭转。传动系转矩46和传动系扭转距离50之间的关系通过数学模型、实验或其它方法来确定。控制器32使用线性关系、多项式关系、查询表或其它技术来基于传动系转矩46确定传动系扭转距离50。
在一些实施例中，在一组传动系转矩46的绝对值下的传动系扭转距离50沿向前方向和逆向方向不同，因为传动系21取决于传动系转矩46的方向而扭转不同的程度。因此，控制器32可选地配置成确定向前传动系扭转距离和向后传动系扭转距离，其中向前和向后传动系扭转距离的绝对值在传动系转矩46的一组绝对值下不同。即，传动系转矩46沿向前和向后方向是相同的，除了一个是正数值而另一个是负数值以外，并且行驶距离42的绝对值沿向前和向后方向是不同的。
在电机旋转变压器10发送关于电机位置的信号和该信号由控制器32接收之间存在时间延迟，并且该延迟影响所评估行驶距离42的精确性。信号的此种时间延迟在本文中称为信号延迟。控制器32可选地调节行驶距离42的评估值，以补偿信号延迟。在示例性实施例中，控制器32通过将最近计算的行驶速度(未示出)与信号延迟的时间相乘以获得信号延迟距离52来增大行驶距离42的评估值，从而补偿信号延迟。然后，将信号延迟距离52加上行驶距离42的评估值。行驶速度是行驶距离42除以行驶时间，于是，行驶速度通过控制器32来确定。在一替代实施例中，利用施加于传动系转矩46的倍增器来评估信号延迟距离52，因为行驶速度与传动系转矩46相关联(较高的传动系转矩46产生较高的行驶速度)。信号延迟距离52和传动系转矩46之间的关系利用模型或者通过实验来确定。控制器32使用线性关系、多项式关系、查询表或其它技术来基于传动系转矩46确定信号延迟距离52。信号延迟是可预测的，于是，模型能利用已知的控制器样本和开环速率来预测并补偿信号延迟。
行驶距离42和电动机位置变化44之间的关系与驱动轮半径54相关联，其中驱动轮半径54是驱动轮16的半径。驱动轮半径54由于磨损和撕裂、温度、膨胀水平或其它因素而改变，并且驱动轮半径54的变化使得行驶距离42相对于电动机位置变化44而改变。在可选的示例性实施例中，控制器32在行驶距离42的评估值的确定中包括驱动轮半径54。如上所述，在一些实施例中，车辆12相对于固定的外部物体而周期性地定位。已知两个定位事件之间的距离。在示例性实施例中，控制器32总计两个定位事件之间的所评估行驶距离42，并且将该总计与两个定位事件之间的已知距离相比较。控制器32然后调节用于确定行驶距离42的驱动轮半径54，使得行驶距离42的评估值与两个定位事件之间的已知距离匹配。在各种实施例中，控制器32使用定位事件之间的一组以上已知距离的平均值来确定驱动轮半径54，或者控制器32使用更新驱动轮半径54之前的“规则”。例如，在改变所评估的驱动轮半径54之前，控制器32需要重复所评估的驱动轮半径54和基于定位事件之间的已知距离计算的驱动轮半径54之间的相同类型差异(例如，重复负的或正的差异)。
行驶距离42的评估值可选地用于自主驾驶目的，但也能可选地用于导航或维护目的。例如，如果所评估的驱动轮半径54落在设定数值以下，控制器32向车辆乘客或车主发出推荐新轮胎的通知。虽然上文描述了对行驶距离42的评估值的若干调节，但应理解地是，在各种实施例中，其它因素也会影响行驶距离42且这些因素可选地包含到控制器32中，以改进精确性。
虽然在本发明的前文详细描述中已呈现了至少一个示例性方面，但应意识到的是，存在各种各样变型。还应意识到的是，示例性方面或多个示例性方面仅仅是示例，并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构造。而是，前文详细描述会为本领域技术人员提供用于实施本发明的示例性方面的便利指引图。应理解地是，在示例性方面中描述的元件的功能和布置方面，可做出各种改变，而不会偏离在所附权利要求中阐述的本发明范围。