一種輪轂電動系統(tǒng)、電動車及其驅(qū)動和制動、增程方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輪轂電動系統(tǒng)和電動車，所述輪轂電動系統(tǒng)包括輪轂、減速/變矩裝置、電源調(diào)制器、驅(qū)動操控裝置和至少一套電動裝置；所述電動裝置包括同軸轉(zhuǎn)體、定子單元和永磁體轉(zhuǎn)子單元；同軸轉(zhuǎn)體上至少設(shè)置1個(gè)轉(zhuǎn)子單元；定子單元至少設(shè)置一個(gè)且與轉(zhuǎn)子單元的相對氣隙不大于70mm；所述同軸轉(zhuǎn)體與輪轂同軸設(shè)置；定子單元的電磁極方向與所述轉(zhuǎn)子單元運(yùn)動相向的磁極相反；電源調(diào)制器通過驅(qū)動操控裝置/電磁制動裝置獲取用戶指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使輪轂電動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動/制動；所述電動車包括車架、電池組和至少一個(gè)車輪，至少設(shè)置一套所述輪轂電動系統(tǒng)，增程系統(tǒng)在設(shè)定邏輯狀態(tài)為二次電池組補(bǔ)充電能。
【專利說明】
一種輪轂電動系統(tǒng)、電動車及其驅(qū)動和制動、増程方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動車及其電源動力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種輪轂電動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動和制動方法，以及含有該輪轂電動系統(tǒng)的電動車的增程方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的電動車主要是兩輪車，我國電動兩輪車的市場保有量已達(dá)到1.5億輛以上；除了兩輪車，近年電動三輪車也迅速興起，據(jù)行業(yè)情報(bào)披露2013年已逾1000萬輛，區(qū)域用的低速電動四輪車市場也獲得了長足發(fā)展。
[0003]目前電動車電機(jī)正從通用型向?qū)I(yè)設(shè)計(jì)方向發(fā)展，其電源控制器也力圖運(yùn)用脈沖調(diào)制技術(shù)降低電機(jī)工作過程的無功損耗，市場己普遍應(yīng)用PWQ技術(shù)即占空比可變的脈沖波形，通過其對半導(dǎo)體電力器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相同而寬度不相同的脈沖，用于代替正弦波或其他所需的波形，通過改變電路輸出電壓或輸出頻率的大小，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
[0004]在電動車市場上，近年國內(nèi)外同行均試圖開發(fā)在輪緣設(shè)置電動機(jī)構(gòu)的電動輪，但并未獲得預(yù)期成功，例如市場上一種在車圈外緣設(shè)齒并安裝輸出軸帶齒電動機(jī)的電動自行車，通過齒輪傳遞電動機(jī)的軸輸出動力，由于采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的電動機(jī)和常規(guī)動力供電方式，其電能轉(zhuǎn)換效率與輪轂式電機(jī)類同，并且在車圈外緣設(shè)置電動機(jī)會受到功率的限制。在電動四輪車市場上，目前開發(fā)的大功率輪轂式電動機(jī)的主流思路，是在輪轂內(nèi)部設(shè)置電動機(jī)，因常規(guī)電動機(jī)的重量/體積比功率低，導(dǎo)致輪轂重量大增，實(shí)用耗電指標(biāo)并不低，且性價(jià)比不高，市場產(chǎn)品的種類也較少。
[0005]續(xù)行里程短是現(xiàn)階段電動車的軟肋，行業(yè)普遍認(rèn)為在高能量電池進(jìn)入商用前，靠增加電池?cái)?shù)量提升電動車的續(xù)行里程不現(xiàn)實(shí)，因此目前汽車市場主流是發(fā)展油、電雙源混合車，其設(shè)計(jì)思想為:當(dāng)汽車起步或低速時(shí)使用電動機(jī)的動力，汽車達(dá)到某個(gè)速度閥值時(shí)變換為使用內(nèi)燃機(jī)的動力，從而降低汽車在起步或低速時(shí)因燃油在內(nèi)燃機(jī)燃燒不完全引起的排氣污染；其技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征為:燃料箱給內(nèi)燃發(fā)動機(jī)系統(tǒng)提供燃料輸出動力；在此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上并行增加一套電連接電池組的電動機(jī)系統(tǒng)，電動機(jī)由電池組提供電能輸出動力；兩路動力通過油、電動力轉(zhuǎn)換裝置共用機(jī)械傳動系統(tǒng)，將內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)的動力傳遞到輪轂上，這類雙源動力的設(shè)計(jì)可稱之為油、電動力并行系統(tǒng)，其明顯缺點(diǎn)為制造成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的，在于提供一種在輪轂外部設(shè)置電動裝置的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)針對常規(guī)電動機(jī)供電方式的設(shè)計(jì)缺陷，提供一種將直流電源改變?yōu)闀r(shí)序供電方式的設(shè)計(jì)方案，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實(shí)現(xiàn)，滿足電動車的技術(shù)設(shè)計(jì)需求。
[0007]本發(fā)明提供的一種電動車的輪轂電動系統(tǒng)，所述輪轂電動系統(tǒng)包括輪轂6、減速/變矩裝置2、電源調(diào)制器1、驅(qū)動操控裝置9a和至少一套的電動裝置3 ;所述的電動裝置3包括同軸轉(zhuǎn)體3e、定子單元3a和永磁體轉(zhuǎn)子單元3b ;所述同軸轉(zhuǎn)體3e為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上至少設(shè)置I個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b ;多個(gè)轉(zhuǎn)子單元環(huán)繞同軸轉(zhuǎn)體設(shè)置時(shí)，間隔設(shè)置且磁極方向相同；所述定子單元至少設(shè)置一個(gè)在靠近同軸轉(zhuǎn)體的固定部位，其與轉(zhuǎn)子單元所形成的周期性相對氣隙3d不大于70_ ;所述同軸轉(zhuǎn)體與輪轂6同軸7設(shè)置，并通過減速/變矩裝置2與所述輪轂機(jī)械傳動；
[0008]所述電源調(diào)制器至少包括電源輸入端la、時(shí)序電流輸出端Ib和驅(qū)動信號輸入端ld，所述的電源輸入端電連接電池組8的正負(fù)極，時(shí)序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動信號輸入端電連接驅(qū)動操控裝置9a ;所述電源調(diào)制器對定子單元3a內(nèi)部繞組供電使定子單元所形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述轉(zhuǎn)子單元3b運(yùn)動相向的磁極相反；電源調(diào)制器通過驅(qū)動操控裝置獲取用戶的指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使輪轂電動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。
[0009]優(yōu)選的，本發(fā)明所述輪轂電動系統(tǒng)的額定功率不大于28KW。
[0010]優(yōu)選的，所述減速/變矩裝置2包括若干齒輪組合，其機(jī)械傳動輸入端與同軸轉(zhuǎn)體3e固連，其機(jī)械傳動輸出端與輪轂6固連；減速/變矩裝置2獨(dú)立設(shè)置，或與同軸轉(zhuǎn)體3e或輪轂6—體化設(shè)置。
[0011]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子單元3b設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體3e上包括嵌合于同軸轉(zhuǎn)體的外緣、內(nèi)緣、內(nèi)部或與同軸轉(zhuǎn)體一體化設(shè)計(jì)制造，在不影響安裝于同軸轉(zhuǎn)體的前提下不限形狀；所述轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體上的設(shè)置，包括N/S兩極連線12與同軸法線10重合/垂直的4種典型組合狀態(tài)，以及在4種典型組合狀態(tài)基礎(chǔ)上N/S兩極連線偏轉(zhuǎn)不超過20度角；若干轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體間隔安裝時(shí)優(yōu)選均勻排布。
[0012]優(yōu)選的，所述定子單元3a由至少一組良導(dǎo)線環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁芯而成，其若干個(gè)組合得到的繞組之間通過串聯(lián)或并聯(lián)連接，或通過不同繞組之間引出中間抽頭組成多線外接回路由至少一組良導(dǎo)線環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁芯而成；
[0013]所述定子單元的內(nèi)部繞組對外電連接的方式包括兩線或多線構(gòu)成的回路。
[0014]優(yōu)選的，所述定子單元3a安裝在同軸轉(zhuǎn)體3e內(nèi)部的固定機(jī)械裝置，或安裝在靠近同軸轉(zhuǎn)體外部的車架或與車架固連的機(jī)械裝置；所述定子單元靠近同軸轉(zhuǎn)體安裝時(shí)，其內(nèi)部繞組通電形成的N/S兩極連線12與同軸法線10垂直或平行，包括N/S兩極連線偏轉(zhuǎn)不超過20度角；若干個(gè)定子單元的繞組串聯(lián)、并聯(lián)連接，包括若干個(gè)繞芯排布組合，其設(shè)置遵循電磁極方向與轉(zhuǎn)子單元3b運(yùn)動相向磁極相反的基本原則，以其內(nèi)部繞組組合通電的磁通量獲得穿過氣隙3d最大值為優(yōu)選。
[0015]優(yōu)選的，所述同軸轉(zhuǎn)體配置若干減速/變矩裝置2與若干輪轂6同軸傳動，或所述輪轂同軸配置若干同軸轉(zhuǎn)體3e及若干減速/變矩裝置2傳動。
[0016]優(yōu)選的，所述輪轂電動系統(tǒng)的電動裝置3還包括傳感裝置，所述傳感裝置包括若干能感應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元3b與定子單元3a相對位置的傳感單元3c ;所述傳感單元與所述電源調(diào)制器的傳感信號輸入端Ic電連接；所述電動裝置至少在同軸轉(zhuǎn)體3e的內(nèi)部或外部設(shè)置一傳感單元。
[0017]優(yōu)選的，所述傳感裝置還包括定子單元3a的內(nèi)部繞組，所述內(nèi)部繞組包括環(huán)繞定子單元磁芯的多線繞組以及由若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。
[0018]本發(fā)明中，所述輪轂電動系統(tǒng)還包括電磁制動裝置％，所述電源調(diào)制器I還包括制動信號輸入端le，其電連接電磁制動裝置％ ;所述電源調(diào)制器通過電磁制動裝置獲取用戶的指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使輪轂電動系統(tǒng)獲得制動。
[0019]本發(fā)明中，所述電源調(diào)制器I將直流電源轉(zhuǎn)換為時(shí)序電流，使電動裝置中的定子單元3a被限定在電源調(diào)制器設(shè)定的時(shí)序周期性地通電和斷電。
[0020]本發(fā)明所述含有上述任一輪轂電動系統(tǒng)的電動車包括車架4、電池組8和至少一個(gè)車輪5，所述電動車至少設(shè)置一套所述的輪轂電動系統(tǒng)；所述電池組包括一次性使用的一次電池8a或可重復(fù)多次充電使用的二次電池8b，或兩者組合設(shè)置。
[0021]所述電動車的車架任意；
[0022]所述電動車的車輪包括單輪轂以及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪轂的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
[0023]優(yōu)選的，所述一次電池8a和二次電池Sb的組合設(shè)置包括電并聯(lián)連接。
[0024]更優(yōu)選的，所述電動車配置二次電池組8b時(shí)加裝電能補(bǔ)充裝置18，所述電能補(bǔ)充裝置包括材料任意的一次電池8a與控制裝置組合，或?yàn)閮?nèi)燃發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)控制裝置組合，或兩者組合設(shè)置；電能補(bǔ)充裝置通過邏輯充電裝置17電連接二次電池組；所述的邏輯充電裝置獨(dú)立設(shè)置，或?qū)⑵洳糠诌壿嫻δ芑蛉窟壿嫻δ芗捎陔娫凑{(diào)制器I內(nèi)。所述的增程系統(tǒng)包括電能補(bǔ)充裝置和邏輯充電裝置。
[0025]所述一次電池8a的控制裝置至少包括一次電池啟動裝置；所述內(nèi)燃發(fā)電機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述系統(tǒng)控制裝置至少包括內(nèi)燃機(jī)啟動及停止裝置；所述內(nèi)燃機(jī)的燃料任意；所述電能補(bǔ)充裝置的組合設(shè)置，包括一次電池與控制裝置、內(nèi)燃發(fā)電機(jī)與控制裝置各設(shè)置一套以上。所述邏輯充電裝置至少包括充電控制裝置，其設(shè)計(jì)亦可兼有一次電池的控制裝置或/和發(fā)電機(jī)的電路控制裝置的功能。
[0026]本發(fā)明還公開了一種前述輪轂電動系統(tǒng)的驅(qū)動方法，該方法根據(jù)所述轉(zhuǎn)子單元3b和定子單元3a的位置關(guān)系通過電源調(diào)制器I輸出時(shí)序驅(qū)動電流控制電動裝置3及輪轂轉(zhuǎn)動；
[0027]所述時(shí)序根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義，所述時(shí)序電流根據(jù)定子單元電磁場在同軸轉(zhuǎn)體上的有效作用區(qū)間結(jié)合同軸轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)子單元個(gè)數(shù)而設(shè)置若干個(gè)通斷周期，每個(gè)通斷周期包括供電時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于30度< Θ <90度相應(yīng)的時(shí)間段，所述Θ為轉(zhuǎn)子單元繞軸所受電磁力與其法向分力的方向所形成的動態(tài)夾角；所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器I不輸出電流。
[0028]優(yōu)選的，通電時(shí)域/子時(shí)域內(nèi)的電流波形、頻率以及占空比不限。
[0029]優(yōu)選的，所述通電時(shí)域由驅(qū)動操控裝置9a獲取外界的輸入，根據(jù)行車速度確定。
[0030]優(yōu)選的，所述通電時(shí)域!\內(nèi)初始的電流、電壓或定子單元3a的磁通強(qiáng)度由傳感裝置獲取行車速度實(shí)時(shí)值結(jié)合驅(qū)動操控裝置9a給出的指令而調(diào)整。
[0031]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟；所述校正步驟為將定子單元3a與轉(zhuǎn)子單元3b周期性隔氣隙3d相對、Θ為O的狀態(tài)作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與上次周期時(shí)間比較，從而獲知對應(yīng)輪轂的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間和車速，并控制輸出電流。
[0032]本發(fā)明還公開了所述輪轂電動系統(tǒng)的制動方法，該方法通過所述在轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元、轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對(Θ為O)以及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一個(gè)時(shí)域中，電源調(diào)制器I輸出時(shí)序電流控制電動裝置3及輪轂制動；
[0033]所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元為O < Θ <30度相應(yīng)的時(shí)間段，所述Θ為轉(zhuǎn)子單元繞軸所受電磁力與其法向分力的方向所形成的動態(tài)夾角。
[0034]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟，所述校正步驟將Θ為O作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，通過傳感裝置獲知轉(zhuǎn)子單元趨近/相對/遠(yuǎn)離定子單元的位置狀態(tài)。
[0035]所述電源調(diào)制器I對電動裝置3的驅(qū)動/制動通電的邏輯關(guān)系設(shè)置為或。
[0036]優(yōu)選的，所述輸出電流控制步驟包括:
[0037]I)驅(qū)動操控裝置9a對電源調(diào)制器I無輸入指令時(shí)，電源調(diào)制器休眠；
[0038]2)驅(qū)動操控裝置9a給出加速指令時(shí)，電源調(diào)制器I相應(yīng)輸出時(shí)序電流；
[0039]3)當(dāng)車速或通電頻率達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，所述的電源調(diào)制器斷電。
[0040]本發(fā)明還公開了所述電動車配置二次電池組的一種增程方法，該方法在電動裝置3運(yùn)行中需要為二次電池組Sb持續(xù)補(bǔ)充電能，或當(dāng)二次電池組實(shí)時(shí)電壓或殘存容量值低于所設(shè)定的閥值時(shí)，啟用電能補(bǔ)充裝置18為二次電池組補(bǔ)充電能。
[0041]本發(fā)明針對輪轂電動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對電源調(diào)制器植入優(yōu)化的數(shù)控編程邏輯，使之實(shí)現(xiàn)高效節(jié)電。所述輪轂電動系統(tǒng)應(yīng)用于電動車可使用一次電池或二次電池，所述的一次電池包括所有一次性放電的電池和各種燃料電池，例如鋅空氣電池、鋁空氣電池以及氫轉(zhuǎn)換電能等可提供一次性電能的裝置；所述的二次電池包括所有放電后可反復(fù)充電的電池，例如鋰電池、鉛電池、金屬儲氫電池等。鑒于目前電動車市場所配用二次電池的儲能密度較低，本發(fā)明針對這一技術(shù)現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了旨在對二次電池補(bǔ)充電能的增程系統(tǒng)，有效解決電動車?yán)m(xù)行里程短的公知主要問題。
[0042]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:電動裝置具有時(shí)序供電控制帶來的節(jié)能效果，增程系統(tǒng)可有效克服電動車?yán)m(xù)行里程短的主要問題，以此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的輪轂電動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、組合多樣化、成本低，有效適應(yīng)高端節(jié)能電動車的設(shè)計(jì)要求。
【附圖說明】
[0043]圖1a是所述輪轂電動系統(tǒng)的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖1b是所述輪轂電動系統(tǒng)的一種機(jī)械本體透視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖2a是轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體的一種磁極設(shè)置示意圖。
[0046]圖2b是轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體的另一種磁極設(shè)置示意圖。
[0047]圖3a是定子單元繞組兩端連線設(shè)置為與同軸轉(zhuǎn)體法線垂直的示意圖。
[0048]圖3b是定子單元繞組兩端連線設(shè)置為與同軸轉(zhuǎn)體法線重合的示意圖。
[0049]圖3c是定子單元凹型繞芯上部正對同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]圖4a是轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體上受力方向分解及動態(tài)夾角Θ示意圖。
[0051]圖4b是轉(zhuǎn)子單元與定子單元處于同軸法線的狀態(tài)示意圖。
[0052]圖5a是電源調(diào)制器的基本工作邏輯示意圖。
[0053]圖5b是一種實(shí)現(xiàn)電源調(diào)制器的數(shù)字技術(shù)邏輯的模塊組合示意圖。
[0054]圖5c是電源調(diào)制器增設(shè)電磁制動裝置輸入端的工作邏輯示意圖。
[0055]圖6是電源調(diào)制器輸出電流呈周期性通斷的時(shí)序示意圖。
[0056]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]圖7b是同軸轉(zhuǎn)體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的一種通斷電時(shí)域示意圖。
[0058]圖7c是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種通電邏輯示意圖。
[0059]圖7d是同軸轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的一種通斷電時(shí)域示意圖。
[0060]圖8a是兩個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061]圖Sb是12個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]圖9a是增程系統(tǒng)對二次電池組充電的一種邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0063]圖9b是增程系統(tǒng)對二次電池組充電的另一種邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064]圖1Oa是本發(fā)明應(yīng)用于電動兩輪車的一種局部結(jié)構(gòu)不意圖。
[0065]圖1Ob是本發(fā)明應(yīng)用于電動三輪車的一種局部結(jié)構(gòu)不意圖。
[0066]圖1Oc是本發(fā)明應(yīng)用于電動四輪車的一種局部結(jié)構(gòu)不意圖。
[0067]附圖標(biāo)識:
[0068]1、電源調(diào)制器；la、直流電源輸入端；lb、時(shí)序電流輸出端；lc、感應(yīng)信號輸入端；ld、驅(qū)動信號輸入端；le、制動信號輸入端；2、減速/變矩裝置；3、電動裝置；3a、定子單元；3b、轉(zhuǎn)子單元；3c、傳感單元；3d、氣隙；3e、同軸轉(zhuǎn)體；4、車架；5、車輪；6、輪轂；7、輪軸；8、電池組；9a、驅(qū)動操控裝置；％、電磁制動裝置；10、同軸法線；11、車輪切線；12、繞組兩極方向連線；17、邏輯充電裝置；18、電能補(bǔ)充裝置；Θ、轉(zhuǎn)子單元所受電磁力與其法向分力的夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0069]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0070]本發(fā)明所述的輪轂電動系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括輪轂6、減速/變矩裝置2和電動裝置3，其中電動裝置的同軸轉(zhuǎn)體3e與輪轂同軸設(shè)置，兩者之間通過減速/變矩裝置傳動，一種減速/變矩裝置同軸獨(dú)立設(shè)置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1a所示，其機(jī)械本體透視結(jié)構(gòu)示意如圖1b所示，其配兩輪車的一種整體結(jié)構(gòu)示意如圖1Oa所示。
[0071]所述電動裝置的定子單元由良導(dǎo)線環(huán)繞磁芯而成，其中良導(dǎo)線通常使用銅線或鍍銅鋁芯線，磁芯為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一種在外磁場作用下可產(chǎn)生更強(qiáng)附加磁場的磁介質(zhì)材料；所述轉(zhuǎn)子單元的材料為磁鋼、釹鐵硼等一類本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的永磁體，其自身固有磁性且磁極方向不因外部磁場而改變；轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體上設(shè)置時(shí)N/S磁極同向排布，而不象常規(guī)技術(shù)采用的N/S磁極交替排布。
[0072]參見圖2a，同軸轉(zhuǎn)體外緣設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)子單元，S極面向同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)，同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)設(shè)置一個(gè)定子單元3a，兩者運(yùn)動相對的氣隙3d足夠小，如果定子單元通電的N極面向同軸轉(zhuǎn)體，則轉(zhuǎn)子單元趨近通電的定子單元時(shí)，會受到吸引而使同軸轉(zhuǎn)體加速運(yùn)動；在另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子單元的S極逆時(shí)針方向運(yùn)動相向定子單元，定子單元繞組通電的N極與其相對，兩者磁作用同樣為相吸，如圖2b所示；該定子單元電磁極與轉(zhuǎn)子單元相吸關(guān)系設(shè)置是本發(fā)明所述電動裝置的基礎(chǔ)模型。
[0073]如圖4a所示，轉(zhuǎn)子單元繞軸所受的電磁力F可分解為同軸法線10方向F1。與切線11方向F11,其中對轉(zhuǎn)子單元繞軸有貢獻(xiàn)的是切向作用力Fn，F(xiàn)與F1。的方向形成了動態(tài)夾角Θ。轉(zhuǎn)子單元繞軸受力與定子單元電磁場作用于同軸轉(zhuǎn)體的區(qū)間相關(guān)，對一個(gè)繞芯為柱狀或工字形的定子單元，其電磁力線穿越氣隙的最大區(qū)間，對應(yīng)于電磁極兩極連線12與同軸轉(zhuǎn)體的相應(yīng)法線10垂直，如圖3a所示；柱狀或工字形繞芯亦可設(shè)置為電磁極的兩極連線與同軸轉(zhuǎn)體的相應(yīng)法線重合，如圖3b所示，該設(shè)置方式通常為多個(gè)定子單元組合排布時(shí)選用。對于凹型繞芯，其電磁力對轉(zhuǎn)子單元的作用區(qū)間，位于凹型繞芯上部正對同軸轉(zhuǎn)體的兩端范圍內(nèi)，如圖3c所示。
[0074]轉(zhuǎn)子單元繞軸進(jìn)入上述定子單元電磁場作用區(qū)間的始點(diǎn)是一個(gè)F與F11重合的狀態(tài)特殊點(diǎn)，以電磁力作用狀態(tài)描述轉(zhuǎn)子單元的有效受力區(qū)間，位于轉(zhuǎn)子單元與定子單元處于同軸法線10( Θ為0狀態(tài))為基準(zhǔn)、Θ為±90度的位置區(qū)間內(nèi)(所述土根據(jù)同軸轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向而相對定義)。當(dāng)Θ為90時(shí)，F(xiàn)11為最大值；當(dāng)Θ為O時(shí)F11為0，F(xiàn)1。為最大值，對轉(zhuǎn)子單元繞軸無貢獻(xiàn)，如圖4b所示。F11和F i。為一對此消彼長的運(yùn)動變量，其理論強(qiáng)弱變換以Z Θ為45度為分界點(diǎn)，在Θ >45度的狀態(tài)表現(xiàn)為以驅(qū)動力F11為主，在Θ <45度的狀態(tài)表現(xiàn)為以制動力F1。為主。
[0075]本發(fā)明輪轂電動系統(tǒng)的電動裝置驅(qū)動技術(shù)方案為:電源調(diào)制器對應(yīng)30度(Θ <90度的時(shí)域通電，其余時(shí)域斷電；在該通電時(shí)域，以節(jié)電為主的設(shè)計(jì)應(yīng)選擇在60度< Θ < 90度甚至75度< Θ < 90度的時(shí)域通電；需要充分利用同軸轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動慣量的設(shè)計(jì)，可選擇在45度< Θ <90度甚至30度< Θ <90度的時(shí)域通電；由于Θ在<45度狀態(tài)以制動力F1。為主，在Θ <30度狀態(tài)通電已失去節(jié)電驅(qū)動意義；該優(yōu)選驅(qū)動的電流通斷時(shí)域如圖6所示，其中T1為通電時(shí)間，TjP T。均為斷電時(shí)間，(T !+T^T0)構(gòu)成了時(shí)序驅(qū)動電流周期T。所述電動裝置的制動技術(shù)方案為:電源調(diào)制器對應(yīng)TjPT。的部分時(shí)域或全部時(shí)域設(shè)置為通電，所述T2為轉(zhuǎn)子單元繞軸趨近定子單元對應(yīng)O度< Θ <35度的時(shí)域，所述T。為轉(zhuǎn)子單元繞軸遠(yuǎn)離定子單元的相應(yīng)時(shí)域；同理，由于Θ在>30度狀態(tài)時(shí)存在可觀的切向電磁力F11,對制動設(shè)計(jì)無益。
[0076]上述電源調(diào)制器根據(jù)Z Θ狀態(tài)對通、斷電的控制，可近似變換為電流時(shí)序的相對時(shí)間控制，因?yàn)殡娫凑{(diào)制器通過時(shí)序校準(zhǔn)可判知Θ從90度到O度、S卩(?\+Τ2)的時(shí)間段，只要設(shè)定!\與T2的相對時(shí)間，即近似于對Θ相應(yīng)狀態(tài)的通、斷電控制；例如控制Θ對應(yīng)90度至45度的時(shí)域通電，可簡要設(shè)定在(?\+Τ2)的時(shí)間段起始1/2時(shí)域通電，之后1/2時(shí)域斷電；同理，當(dāng)控制Θ對應(yīng)30度至O度的時(shí)域通電，可簡要設(shè)定在(?\+Τ2)的時(shí)間段起始2/3時(shí)域斷電，之后1/3時(shí)域通電。(?\+Τ2)是一個(gè)與同軸轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速相關(guān)的量，以相對時(shí)間控制替代對Θ的狀態(tài)控制在電動裝置變速時(shí)會出現(xiàn)偏差，該偏差糾正有賴對電源調(diào)制器相應(yīng)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)。
[0077]Θ為一個(gè)對應(yīng)轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對運(yùn)動的隱變量，轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體上繞軸對應(yīng)Θ為90度的精確位置是一個(gè)與同軸轉(zhuǎn)體圓弧度、氣隙間距、定子單元繞芯形狀及其排布等參數(shù)相關(guān)的值，有多種理論模型，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)；通常是運(yùn)用Θ為90度和Θ為O度的顯態(tài)位置作為傳感裝置判斷電動裝置內(nèi)部相對位置的一種依據(jù)，電源調(diào)制器的工作邏輯可由常規(guī)開關(guān)控制線路實(shí)現(xiàn)，也可采用CPU編程結(jié)合功率模塊組電路實(shí)現(xiàn)，或采用大規(guī)模集成電路技術(shù)制造的專用芯片實(shí)現(xiàn)。
[0078]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的局部示意圖，定子單元在同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期η分別與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生磁作用，電源調(diào)制器對應(yīng)的理論時(shí)序電流劃分為8個(gè)(WT。)周期，圖7b標(biāo)示了一種設(shè)定T為/8、對應(yīng)同軸轉(zhuǎn)體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的T1JjPT。示意時(shí)域，圖7c為其中一個(gè)周期T的通電邏輯示意圖。轉(zhuǎn)子單元并非設(shè)置越多越好，其在同軸轉(zhuǎn)體上的數(shù)目η受限于所受定子單元電磁力有效作用區(qū)間相應(yīng)的空間占位，否則電源調(diào)制器對應(yīng)輸出的時(shí)序電流周期會重疊。
[0079]電源調(diào)制器啟動供電的時(shí)刻和所設(shè)定的電流時(shí)序直接定義了轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)時(shí)序電流對應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元位于Θ為一 90度至Θ為一 30度的狀態(tài)區(qū)間設(shè)置(此處一值區(qū)間以Θ為0、相對前述供電時(shí)域?qū)?yīng)轉(zhuǎn)子單元位于Θ為90度至Θ為30度的設(shè)置區(qū)間而相對定義)，則轉(zhuǎn)體相應(yīng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，圖7d標(biāo)示了一種結(jié)構(gòu)與圖7b類同、與轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向相對應(yīng)的！\、TjP T。時(shí)序的示意區(qū)域。
[0080]如圖8a所示，同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)定子單元3a，同軸轉(zhuǎn)體上設(shè)置有8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b，電源調(diào)制器在同軸轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)周期中要為兩個(gè)定子單元分別提供8個(gè)周期為(T^T^To)的時(shí)序電流，這種組合對電源調(diào)制器提出了較高設(shè)計(jì)要求。進(jìn)一步可選擇8個(gè)定子單元組合10個(gè)轉(zhuǎn)子單元、12個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元(如圖8b所示)等等。理論上當(dāng)H個(gè)定子單元與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元組合設(shè)計(jì)時(shí)，如果電源調(diào)制器對H個(gè)定子單元繞組分立供電，需對應(yīng)設(shè)計(jì)η*Η個(gè)電流時(shí)序，即η*Η個(gè)(WT。)電流時(shí)序，編程將十分復(fù)雜；因此在多個(gè)定子單元3a的實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)選H個(gè)定子單元繞組電串聯(lián)組合，或H個(gè)定子單元繞組分為若干組外接電源調(diào)制器，例如4個(gè)定子單元的內(nèi)部繞組串聯(lián)，串聯(lián)繞組中間引出抽頭共三根線對外電連接電源調(diào)制器，技術(shù)上還可利用該三根線兩兩比較的微分電位的不同，作為一種轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對位置判別的信號源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0081]電源調(diào)制器可用常規(guī)開關(guān)電路設(shè)計(jì)或脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，后者的基礎(chǔ)功能模塊一般包括電源變換電路、內(nèi)存貯有工作程序的微處理器和信號輸入輸出電路，能通過傳感單元3c反饋信號相應(yīng)地控制驅(qū)動模塊輸出的時(shí)序電流，對電動裝置進(jìn)行動態(tài)控制，其工作邏輯如圖5a簡示，圖5b是一種實(shí)現(xiàn)電源調(diào)制器基本功能的數(shù)字技術(shù)邏輯的模塊組合示意圖。
[0082]電源調(diào)制器的工作邏輯變換指令信號通常是從固連在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部或外部的傳感單元獲得，傳感單元不限于使用磁電感應(yīng)繞組或霍爾元件，也可使用光電編碼器等，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元繞軸7周期性運(yùn)動時(shí)，傳感單元可獲得電流(電壓)的變化率反饋給電源調(diào)制器，電源調(diào)制器依據(jù)這一感應(yīng)信號判知轉(zhuǎn)子單元3b的相對位置而相應(yīng)發(fā)出電流時(shí)序。根據(jù)對傳感單元3c的工作精度及可靠性要求，傳感單元3c可在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部或外部設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)，甚至變形為從上述多個(gè)定子單元繞組串聯(lián)成多線回路反饋的方式、以及運(yùn)用定子單元3a雙線環(huán)繞的繞組反饋方式獲得工作邏輯變換指令信號，此時(shí)電源調(diào)制器的感應(yīng)信號輸入端Ic相應(yīng)內(nèi)置。
[0083]綜上，所述的電源調(diào)制器是一個(gè)邏輯電源開關(guān)系統(tǒng)，時(shí)序通電周期/頻率反映了單位時(shí)間內(nèi)定子單元3a對轉(zhuǎn)子單元3b的通電作用次數(shù)，該時(shí)序頻率間接定義了電動裝置的轉(zhuǎn)速及定子單元所需要的通電幅值或電磁力(源于電源調(diào)制器向定子單元的繞組通電)，通電幅值越大，定子單元通電對轉(zhuǎn)子單元的作用力越大、作用次數(shù)越多，其結(jié)果反映了同軸轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速越快。電源調(diào)制器所輸出電流的時(shí)序頻率，與同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期隱含的(Ti+L+T。)時(shí)序作用次數(shù)、通電平均強(qiáng)度以及同軸轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速是相互對應(yīng)的諸物理量關(guān)系，當(dāng)多種設(shè)定條件進(jìn)入邏輯工作狀態(tài)后，控制了時(shí)序通電頻率也就是控制了輪轂電動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。該人工控制輪轂電動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速是通過驅(qū)動操控裝置9a電連接電源調(diào)制器的輸入端Id來實(shí)現(xiàn)。
[0084]本發(fā)明輪轂電動系統(tǒng)啟動時(shí)有一種特殊狀態(tài)，當(dāng)電動裝置內(nèi)部轉(zhuǎn)子單元剛好處于與定子單元隔氣隙處于同一法線10、Θ為O時(shí)，容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。如非配合電動車設(shè)計(jì)為助動起步，可對電源調(diào)制器相應(yīng)設(shè)計(jì)電動裝置的靜態(tài)啟動程序；所謂靜態(tài)啟動程序的一個(gè)簡單例，是電源調(diào)制器在設(shè)定時(shí)間最大值得不到傳感裝置反饋信號的情況下，實(shí)時(shí)發(fā)出與正常驅(qū)動電流方向相反的啟動電流，使同軸轉(zhuǎn)體上至少一個(gè)轉(zhuǎn)子單元受到同極性相斥而偏離Θ為O的狀態(tài)，避免啟動不暢順。
[0085]當(dāng)輪轂電動系統(tǒng)需要電磁力制動功能時(shí)，電源調(diào)制器相應(yīng)增設(shè)的制動信號輸入端Ie與電磁制動裝置％電連接，如圖5c所示；電磁制動裝置的功能為可控制電源調(diào)制器所輸出的制動通電強(qiáng)度，制動通電電流越大，電磁制動效果越好。
[0086]定子單元3a在同軸轉(zhuǎn)體3e內(nèi)部或外部與固定機(jī)械裝置固連的設(shè)置要點(diǎn)，是要使轉(zhuǎn)子單元在周期性旋轉(zhuǎn)中與其形成有效發(fā)生磁作用的相對氣隙3d，該氣隙是定子單元向轉(zhuǎn)子單元傳遞電磁力作用的能量通道，氣隙越小越有利于磁能量作用傳遞，但氣隙過小易發(fā)生機(jī)械接觸，設(shè)計(jì)時(shí)需綜合把握材料的剛性和機(jī)械加工精度；所述同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部的固定機(jī)械裝置，類似于傳統(tǒng)電動機(jī)的定子；所述同軸轉(zhuǎn)體外部的固定機(jī)械裝置，可視為車架的局部。圖1b是定子單元設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部的一種優(yōu)選示例，定子單元亦可設(shè)置在同軸轉(zhuǎn)體的外部。
[0087]所述的減速/變矩裝置2 —般包括若干齒輪組合，通過若干齒輪的組合可達(dá)到改變機(jī)械傳動輸入端的轉(zhuǎn)速或改變轉(zhuǎn)矩的技術(shù)目標(biāo)，減速/變矩裝置的設(shè)計(jì)方案較多，優(yōu)選獨(dú)立設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體外部；減速/變矩裝置也可以與同軸轉(zhuǎn)體實(shí)行一體化整體設(shè)計(jì)，甚至與輪轂實(shí)行一體化整體設(shè)計(jì)；但在同軸轉(zhuǎn)體外部非同軸設(shè)置減速/變矩裝置時(shí)，通常需配置懸架、減震彈簧等調(diào)整重心，非優(yōu)選方案。
[0088]本發(fā)明中，所述驅(qū)動操控裝置9a的傳統(tǒng)產(chǎn)品為一個(gè)變形設(shè)計(jì)的、人工易操控的變阻器或電位器，伴隨近年技術(shù)發(fā)展，不少建立在光敏、霍爾控制原理基礎(chǔ)上的專用操控裝置日趨成熟，這類產(chǎn)品一般設(shè)計(jì)為常規(guī)旋轉(zhuǎn)把手式，亦可設(shè)計(jì)為推拉式操縱桿或其他任意人工控制方式，包括遙控。電動車常規(guī)使用的照明燈、轉(zhuǎn)彎/制動信號燈、音鳴等控制功能，一般是由若干個(gè)電連接電源的開關(guān)組成，該類電源開關(guān)可單獨(dú)設(shè)置，亦可將相關(guān)功能植入電源調(diào)制器統(tǒng)一編程實(shí)現(xiàn)。
[0089]目前市場主流電動車是配置二次電池，由于二次電池的比能量低，鉛電池一般僅為40VAh/Kg，鋰電池一般為120VAh/Kg，配車的續(xù)航里程欠理想；一次電池的優(yōu)點(diǎn)是自放電小、比能量高，近期實(shí)驗(yàn)室制作的鋁空氣電池的比能量已達(dá)到8000VAh/Kg以上，但這類金屬電極一次電池普遍伴隨內(nèi)阻大的缺陷，其比能量雖高但大電流放電能力卻不強(qiáng)，雖然其未來應(yīng)用前景被業(yè)界看好，但現(xiàn)階段仍難滿足電動車電動裝置對放電性能的需求，較穩(wěn)健的技術(shù)方案是作為輔助電能使用。
[0090]本發(fā)明所述電動車優(yōu)選在配置二次電池的技術(shù)基礎(chǔ)上，增加設(shè)置電能補(bǔ)充裝置18和邏輯充電裝置17，行業(yè)習(xí)慣統(tǒng)稱為增程系統(tǒng)；所述邏輯充電裝置的主要功能是監(jiān)測二次電池組Sb的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并在設(shè)定的工作邏輯下為二次電池組補(bǔ)充電能，如圖9a所示；所述二次電池組的實(shí)時(shí)狀態(tài)至少包括實(shí)時(shí)電壓或殘存容量，例如某電動車的鉛電池組的標(biāo)稱工作電壓為48V，其正常工作電壓區(qū)間為42.0V至53.2V，當(dāng)設(shè)定鉛電池組補(bǔ)充電的電壓閥值為47V時(shí)，只要邏輯充電裝置監(jiān)測到電池組的實(shí)時(shí)電壓下降至47V，即啟動電能補(bǔ)充裝置為二次電池組補(bǔ)充電。所述邏輯充電監(jiān)測和直流充電控制的功能，也可以部分或全部移植至電源調(diào)制器實(shí)現(xiàn)，圖9b所示的是一種由電源調(diào)制器監(jiān)測二次電池組實(shí)時(shí)電壓并控制充電邏輯、直流充電功能由邏輯充電裝置完成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。所述增程系統(tǒng)的電能補(bǔ)充裝置，可以為材料任意的一次電池與直流充電控制裝置組合而成，例如采用鋁空氣電池。
[0091]電能補(bǔ)充裝置也可以為燃料箱、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置組合而成，該類裝置組合均為相對成熟技術(shù)，所述的燃料包括但不限于甲醇、乙醇、汽油、柴油、天燃?xì)?、氣態(tài)或液態(tài)氫等；業(yè)內(nèi)公知，內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)是在低速或變速時(shí)的狀態(tài)燃燒不充分，但在定速尤其是高速的恒功率狀態(tài)下工況一般都較理想，由于本發(fā)明電動車的增程系統(tǒng)功能僅是為二次電池組補(bǔ)充電能，內(nèi)燃機(jī)可設(shè)置在恒功率工況，即使電能補(bǔ)充裝置的電能來源是采用內(nèi)燃機(jī)燃料，燃料的燃燒排放也十分低。
[0092]所述增程系統(tǒng)的兩類電能補(bǔ)充裝置，在電動車設(shè)計(jì)可組合并用。
[0093]本說明書所述的優(yōu)選例僅為推薦，若干技術(shù)方案可部分使用，也可加入或組合并用其他成熟技術(shù)，只要根據(jù)電動裝置內(nèi)部的磁吸作用特點(diǎn)，通過對電源調(diào)制器設(shè)計(jì)可精確控制的磁吸時(shí)序電流，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方案的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0094]對電動車以及電動機(jī)技術(shù)較深入了解的專業(yè)人士，都不難在本發(fā)明所述的方案基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實(shí)施本
【發(fā)明內(nèi)容】
。例如在現(xiàn)有市場的脈沖直流電動機(jī)基礎(chǔ)上，通過傳感方式的改變以及控制器電流程序變換來部分實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明所述輪轂電動系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、電源調(diào)制器的電流時(shí)序控制方法、電動車增程方案及其衍生的技術(shù)變形實(shí)施，均應(yīng)被列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0095]實(shí)施例1、
[0096]一種電動車的輪轂電動系統(tǒng)及其匹配的電動兩輪車，選用如圖1Oa所示的車架，車輪的周長為1000mm，電池組8b選用24V12Ah磷酸鐵鋰電池安裝在車架的內(nèi)部；電動裝置設(shè)于車的后輪。電動裝置的同軸轉(zhuǎn)體3e為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動軸、周長為300mm的環(huán)形鈦鋁合金圈，該合金圈的外緣固連8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b，在合金圈內(nèi)部與定軸固連的機(jī)械裝置上，安裝一個(gè)定子單元3a ;同軸轉(zhuǎn)體3e與輪轂6同軸安裝，其間設(shè)置有一個(gè)由若干齒輪組合而成的減速/變矩裝置2，并通過減速/變矩裝置2實(shí)現(xiàn)與輪轂6機(jī)械傳動，減速/變矩裝置2的減速比為10:lo
[0097]同軸轉(zhuǎn)體上8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的S極面向同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向(如圖2b所示的逆時(shí)針方向);轉(zhuǎn)子單元加工成長度為16mm的盒型小單元，寬度在不影響安裝的情況下取最大值，緊密安裝在同軸轉(zhuǎn)體3e的外緣；定子單元3a的繞芯選用凹形鐵磁體，繞芯下部加工成與同軸轉(zhuǎn)體對應(yīng)的弧形，線圈繞組由一根直徑0.55mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯48圈而成，安裝要點(diǎn):將定子單元安裝在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部并靠近其內(nèi)緣的固定部位，凹形繞芯上部正對同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)緣(如圖3c所示)，與同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)緣形成8mm的間隔，兩端對應(yīng)同軸轉(zhuǎn)體占位30度機(jī)械角。
[0098]設(shè)定電動兩輪車最大時(shí)速約20km/h即5.6m/s (5.6轉(zhuǎn)/s)，同軸轉(zhuǎn)體經(jīng)過減速/變矩裝置對應(yīng)的限速值為56轉(zhuǎn)/s，計(jì)取同軸轉(zhuǎn)體限速對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為18ms ;因同軸轉(zhuǎn)體上設(shè)置8個(gè)轉(zhuǎn)子單元，電源調(diào)制器I對定子單元內(nèi)部繞組供電的(Ti+L+T。)時(shí)序周期最小值T為18ms/8即2.25ms ;電源調(diào)制器設(shè)定供電時(shí)序T1: (T 2+T0)為1:6，其對應(yīng)最大時(shí)速輸出的電流強(qiáng)度在額定電壓24V時(shí)為12Α，該電流值根據(jù)整車重量、駕駛員額定體重結(jié)合電動裝置設(shè)計(jì)并經(jīng)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)，以實(shí)驗(yàn)值為準(zhǔn)。電源調(diào)制器的電源輸入端Ia電連接電池組的正負(fù)極，時(shí)序驅(qū)動電流輸出端Ib電連接定子單元的線圈繞組，感應(yīng)信號輸入端Ic電連接傳感單元3c，驅(qū)動信號輸入端Id電連接驅(qū)動操控裝置9a。電源調(diào)制器對定子單元的通電方向，設(shè)置為N極逆同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向(如圖2b所示的順時(shí)針方向)。傳感單元由一個(gè)磁電感應(yīng)繞組構(gòu)成，通過外加螺絲將傳感單元固連在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部并靠近其內(nèi)緣的部位。
[0099]該電動兩輪車外置的驅(qū)動操控裝置9a采用無級變阻的旋轉(zhuǎn)式電位器，常規(guī)把手式，通過與電子控制線路的配套設(shè)計(jì)，可通過改變阻值實(shí)時(shí)控制電源調(diào)制器輸出的電流強(qiáng)度，從而控制電動自行車的正常車速。電動自行車常規(guī)使用的照明燈、轉(zhuǎn)彎/制動信號燈、音鳴等通斷電操控的控制單元均采用市購產(chǎn)品配套。
[0100]電源調(diào)制器采用脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其核心模塊包括常規(guī)CPU和一個(gè)設(shè)計(jì)功率500W的驅(qū)動模塊，其細(xì)化工作邏輯如圖5b所示，其中脈沖變換調(diào)理電路主要是完成將脈沖信號轉(zhuǎn)換為階梯波信號，脈沖信號發(fā)生器主要產(chǎn)生所需的脈沖信號，其次經(jīng)微分電路輸出尖峰脈沖，然后經(jīng)過限幅電路將尖峰脈沖的負(fù)半周濾除，只剩下正半軸尖峰脈沖，用集成運(yùn)放組成的積分電路進(jìn)行積分累加，加上電壓比較器和控制電路，就組成了完整的階梯脈沖信號，對電路的各個(gè)元件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而得到滿足工作邏輯要求的階梯波信號。電源調(diào)制器在T1通電時(shí)序內(nèi)，通過控制芯片(CPU)使驅(qū)動模塊產(chǎn)生一系列幅值隨時(shí)序遞減的脈沖電流，脈沖頻率30KHZ。
[0101]電源調(diào)制器設(shè)定的工作邏輯為:以定子單元3a與轉(zhuǎn)子單元3b周期性隔氣隙3d相對、處于同一法線10 (Θ為O)的狀態(tài)記為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)人力助動或與驅(qū)動操控裝置9a給出驅(qū)動信號、并且傳感單元3c感知某轉(zhuǎn)子單元繞軸至Θ為90度位置的時(shí)刻(對應(yīng)轉(zhuǎn)子單元進(jìn)入凹形繞芯兩端范圍內(nèi)相對的初始時(shí)刻，精細(xì)值以實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn))，電源調(diào)制器啟動輸出初始電流為8A、1\與(Τ 2+T0)比值為1:6的通、斷電時(shí)序；當(dāng)轉(zhuǎn)子單元繞軸7每次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與轉(zhuǎn)子單元上次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，獲知本次周期時(shí)間的實(shí)時(shí)值，并對下一步工作邏輯進(jìn)行判定:如果驅(qū)動操控裝置對電源調(diào)制器無輸入指令，電源調(diào)制器休眠；如果驅(qū)動操控裝置給出的指令是加速，則電源調(diào)制器在下一周期對應(yīng)轉(zhuǎn)子單元3b繞軸至Θ為90度位置的時(shí)間段，繼續(xù)執(zhí)行！\與(T2+T。)比值為1:6的通、斷電時(shí)序，實(shí)時(shí)通電的平均強(qiáng)度由驅(qū)動操控裝置給出；，如果驅(qū)動操控裝置維持在電源調(diào)制器輸出電流接近12Α的狀態(tài)，上述設(shè)定的邏輯狀態(tài)將使時(shí)序通電頻率越來越高，對應(yīng)車輪5每周期中定子單元3a對轉(zhuǎn)子單元3b的電磁力作用次數(shù)越來越多，車速越來越快；當(dāng)時(shí)序通電頻率高于所設(shè)定的1/2.25ms(對應(yīng)同軸轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速56轉(zhuǎn)/s)或電源調(diào)制器輸出電流連續(xù)3s維持在12A的狀態(tài)時(shí)，電源調(diào)制器無條件斷電而達(dá)到自動限速的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0102]本實(shí)施例所述的輪轂電動系統(tǒng)也可以配置兩輪車的前輪或前、后輪同時(shí)配置，或配置在單輪車上，包括或配置在三輪車的前輪，如圖1Ob所示。
[0103]實(shí)施例2、
[0104]將實(shí)施例1的初始啟動電流改變?yōu)?電源調(diào)制器在5s內(nèi)以I1強(qiáng)度8A為基準(zhǔn)、對應(yīng)同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期每下一個(gè)周期自動加大1.2%的電流強(qiáng)度，從第6s起始等待驅(qū)動操控裝置9a下一步工作指令:如果驅(qū)動操控裝置無輸入指令，電源調(diào)制器休眠；如果驅(qū)動操控裝置給出的指令是加速，則電源調(diào)制器在下一周期對定子單元繞組啟動通電時(shí)，執(zhí)行!\與(T2+T0)比值為1:6的電流時(shí)序，實(shí)時(shí)通電的平均強(qiáng)度由驅(qū)動操控裝置給出。
[0105]其余與實(shí)施例1相同，該緩加速方式更適應(yīng)安全設(shè)計(jì)要求。前述定子單元繞組啟動通電的時(shí)刻，也可改變?yōu)橐?TJT2)時(shí)間段為參照值延時(shí)1%至5%。
[0106]實(shí)施例3、
[0107]對實(shí)施例1所述的電動裝置增設(shè)電磁力制動功能。
[0108]電磁制動裝置為一個(gè)十級變阻器，電源調(diào)制器相應(yīng)增加一個(gè)制動信號輸入端Ie電連接電磁制動裝置％，如圖5c所示；當(dāng)人工控制電磁制動裝置發(fā)出制動信號時(shí)，電源調(diào)制器切斷!\對應(yīng)時(shí)序的電流，啟動T 2時(shí)域通電，通電時(shí)域設(shè)定在傳感單元3c感知轉(zhuǎn)子單元3b繞軸至Θ為30度到Θ為O位置的時(shí)間段。
[0109]電源調(diào)制器所輸出的制動電流，對應(yīng)電磁制動裝置9b的十級阻檔設(shè)置為十級強(qiáng)度，設(shè)定輸出的電流強(qiáng)度為??首級5A、末級12A，十級電流平均設(shè)置。
[0110]實(shí)施例4、
[0111]將實(shí)施例3電源調(diào)制器輸出的制動邏輯優(yōu)化為:對定子單元繞組的制動通電時(shí)域增加轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對以及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的時(shí)域，即當(dāng)啟動1~2時(shí)域通電時(shí)，將T。部分時(shí)域的工作邏輯同步變換為通電，該T。部分時(shí)域的數(shù)值與(T !+T2)相等，通電啟動時(shí)刻以θ為O開始計(jì)時(shí)；電源調(diào)制器在該T。部分時(shí)域所輸出的制動電流強(qiáng)度與T 2時(shí)域相同。
[0112]本實(shí)施例對定子單元繞組的制動通電增加了轉(zhuǎn)子單元和定子單元處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的時(shí)域；該制動通電時(shí)域可對應(yīng)周期時(shí)序T簡要設(shè)定為:在(Ti+L+T。)時(shí)序中，起始1/3的時(shí)域斷電，之后2/3的時(shí)域通電。
[0113]前述實(shí)施例3制動通電時(shí)域設(shè)置為Θ從30?O度位置對應(yīng)的時(shí)間段，也可以更改為15?O度位置的時(shí)間段。還可進(jìn)一步改變把定子單元設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)的方案，把定子單元改在同軸轉(zhuǎn)體外部的車架上固定，氣隙3d的技術(shù)設(shè)計(jì)要求相同。
[0114]實(shí)施例5、
[0115]在電動車的橫梁兩端對應(yīng)兩個(gè)車輪5。對應(yīng)兩個(gè)車輪的輪轂6分別安裝兩套電動裝置，兩個(gè)同軸轉(zhuǎn)體3e分別對應(yīng)兩個(gè)車輪靠近其輪轂6安裝，其間各設(shè)置一個(gè)由若干齒輪組合而成的減速/變矩裝置2，減速/變矩裝置的減速比為9:1，兩個(gè)減速/變矩裝置2與兩個(gè)同軸轉(zhuǎn)體3e和兩個(gè)輪轂6同軸心安裝，通過兩個(gè)減速/變矩裝置2實(shí)現(xiàn)兩套電動裝置對橫梁兩端兩個(gè)輪轂6的機(jī)械傳動。兩套電動裝置共用一個(gè)電源調(diào)制器，其余與實(shí)施例4類同。
[0116]本實(shí)施例可變形為:橫梁上設(shè)置一個(gè)同軸轉(zhuǎn)體3e，其兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)減速/變矩裝置2，實(shí)現(xiàn)一套電動裝置通過兩個(gè)減速/變矩裝置對橫梁兩端的兩個(gè)輪轂傳動。此外還可進(jìn)一步變形為:橫梁兩側(cè)每個(gè)車輪的輪轂分別配置兩套電動裝置和一個(gè)減速/變矩裝置2，兩套電動裝置通過一個(gè)減速/變矩裝置對一個(gè)輪轂傳動。
[0117]本實(shí)施例在橫梁設(shè)置輪轂電動系統(tǒng)的技術(shù)方案，可擴(kuò)展功率設(shè)計(jì)在兩輪同軸并行的兩輪車、三輪車兩個(gè)后輪的橫梁以及四輪車兩個(gè)前輪或兩個(gè)后輪的橫梁上安裝。因橫梁兩端的兩個(gè)輪轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)存在差速，應(yīng)特別設(shè)計(jì)限速或通過電源調(diào)制器I內(nèi)置轉(zhuǎn)彎行駛的差速程序。
[0118]實(shí)施例6、
[0119]將實(shí)施例5電動三輪車電動裝置的定子單元3a增設(shè)為兩個(gè)，設(shè)置在同軸轉(zhuǎn)體3e外部車架專設(shè)的機(jī)械裝置上，鈦鋁合金同軸轉(zhuǎn)體3e以一體化成型工藝在內(nèi)部嵌合8個(gè)相間設(shè)置的轉(zhuǎn)子單元3b。兩個(gè)定子單元的繞芯改為圓柱形，繞組匝數(shù)與實(shí)施例1相同，安裝時(shí)圓柱形繞芯兩端連線12與同軸轉(zhuǎn)體相應(yīng)的法線10垂直，如圖3a所示；兩個(gè)定子單元安裝在同軸轉(zhuǎn)體3e外部的一側(cè)，靠近同軸轉(zhuǎn)體外緣9_的環(huán)形部位安裝，技術(shù)要求與旋轉(zhuǎn)方向毗鄰轉(zhuǎn)子單元3b的機(jī)械間距相同，兩個(gè)定子單元3a的繞組電串聯(lián)連接，在同軸轉(zhuǎn)體3e旋轉(zhuǎn)周期中共同與其均勻分布的8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用。本實(shí)施例中，驅(qū)動供電時(shí)域定義為Θ從90度至30度相應(yīng)的時(shí)間段，制動供電時(shí)域定義為Θ從30度至O度相應(yīng)的時(shí)間段。
[0120]本實(shí)施例也可將兩個(gè)定子單元3a改為在同軸轉(zhuǎn)體3e兩側(cè)空間對稱安裝，繞組電串聯(lián)連接，且兩個(gè)定子單元的電磁極方向相同。
[0121]實(shí)施例7、
[0122]在實(shí)施例1的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將凹形繞芯的上部逆同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)5度角，轉(zhuǎn)子單元3b的兩極連線順同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)5度角，其余與實(shí)施例1類同。該變形因定子單元3a內(nèi)部繞組通電后形成電磁場的偏轉(zhuǎn)角，更符合轉(zhuǎn)子單元伴隨同軸轉(zhuǎn)體3e旋轉(zhuǎn)中周期性相吸的動態(tài)模型，所取得的實(shí)施效果比實(shí)施例1要好。
[0123]此外，也可將傳感單元3c改設(shè)置在前輪的車架4上，在前輪5周期面對傳感單元3c的環(huán)形區(qū)域任意部位，專門設(shè)置一塊永磁體，使傳感單元3c的感應(yīng)繞組伴隨車輪5旋轉(zhuǎn)而周期性獲得感應(yīng)信號，所取得的實(shí)施效果與實(shí)施例1類同。
[0124]為了進(jìn)一步節(jié)省銅材，還可以將實(shí)施例1的定子單元繞組改變?yōu)殡p線環(huán)繞磁芯，其中一個(gè)繞組回路由一根直徑0.55mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯48圈而成，用于動力供電，電連接電源調(diào)制器I ;另一個(gè)繞組回路由一根直徑0.20mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯15圈而成，用作替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元3c，作為轉(zhuǎn)子單元3b伴隨同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)內(nèi)部相對位置的判別信號源。
[0125]實(shí)施例8、
[0126]設(shè)-H種12個(gè)定子單元3a與12個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b組合的輪轂電動系統(tǒng)。
[0127]在同軸轉(zhuǎn)體3e內(nèi)部專設(shè)的機(jī)械裝置上設(shè)置12個(gè)定子單元3a，定子單元的繞芯為工字形，銅線直徑0.8mm，繞組匝數(shù)45圈，安裝時(shí)工字形繞芯兩端連線12與同軸轉(zhuǎn)體相應(yīng)的法線10重合，如圖3b所示，并且在靠近同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)緣6mm的環(huán)形部位間隔均勻分布；鈦鋁合金同軸轉(zhuǎn)體3e以一體化成型工藝在內(nèi)部嵌合12個(gè)相間平均設(shè)置的轉(zhuǎn)子單元3b，N極全部正對同軸轉(zhuǎn)體的軸。
[0128]12個(gè)定子單元的繞組電串聯(lián)連接，每4個(gè)定子單元的繞組中間引出抽頭，組成3根線的外接回路(類似于傳統(tǒng)電動機(jī)內(nèi)部繞組的A形接法)，在同軸轉(zhuǎn)體3e旋轉(zhuǎn)周期中與其均勻分布的12個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用；電源調(diào)制器I的電連接方式對應(yīng)設(shè)計(jì)為三線回路，其相應(yīng)輸出的時(shí)序脈沖電流在三線構(gòu)成的各個(gè)回路中平均分配；電源調(diào)制器對定子單元組合后的通電方向，設(shè)置為N極逆同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向。本實(shí)施例可以進(jìn)一步利用定子單元3a繞組外接兩相反饋的兩兩比較微分電位差，作為定子單元與轉(zhuǎn)子單元相對位置判別的信號源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0129]本實(shí)施例配置的減速/變矩裝置2以及減速比與實(shí)施例1類同，通過減速/變矩裝置2實(shí)現(xiàn)與輪轂6機(jī)械傳動；電動裝置的驅(qū)動供電時(shí)域定義為Θ從90度至60度相應(yīng)的時(shí)間段，可簡要設(shè)定為:在(T^VT0)時(shí)序中，起始1/6時(shí)域通電，之后5/6時(shí)域斷電。制動供電時(shí)域簡要設(shè)定為:在(ΤΑ?^+Τ。)時(shí)序中，起始5/12時(shí)域斷電，之后7/12時(shí)域通電。
[0130]該輪轂電動系統(tǒng)的逆方向旋轉(zhuǎn)，通過電源調(diào)制器對電動裝置逆車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義對定子單元繞組啟動供電的時(shí)刻和電流時(shí)序，時(shí)序電流啟動對應(yīng)于Θ為一 90度至Θ為一 30度的區(qū)間而設(shè)置(此處所述Θ的一值區(qū)間，是以Θ為O的狀態(tài)作為基準(zhǔn)座標(biāo)、并根據(jù)前述車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)D(zhuǎn)子單元與定子單元的內(nèi)部相對位置而定義)。
[0131]實(shí)施例9、
[0132]將實(shí)施例8所述輪轂電動系統(tǒng)安裝在圖1Oc所示電動四輪車的兩個(gè)前輪，電源調(diào)制器I相應(yīng)設(shè)置為2路電流輸出并分別電連接兩個(gè)同軸轉(zhuǎn)體3e內(nèi)部的定子單元3a繞組。本實(shí)施例兩個(gè)電動輪在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)存在差速，應(yīng)特別設(shè)計(jì)限速，或?qū)﹄娫凑{(diào)制器I內(nèi)置差速程序。本實(shí)施例所述四輪車的電池組選用48V100Ah鋅鎳電池8b，并對該四輪車加裝增程系統(tǒng)，增程系統(tǒng)的電能補(bǔ)充裝置18選用48V1000Ah鋁空氣一次電池系統(tǒng)；電能補(bǔ)充裝置的工作方式設(shè)置為四輪車啟動時(shí)同步工作，并在電動裝置運(yùn)行中對電池組持續(xù)浮充電，邏輯充電裝置17設(shè)計(jì)為恒定電壓54V、限定最大充電電流20A的工作方式。
[0133]本實(shí)施例所述的輪轂電動系統(tǒng)可獨(dú)立裝配電動車，也可配合中央動力式的電動車安裝，所述的電動裝置在至少對應(yīng)一個(gè)輪轂設(shè)置，多途徑地節(jié)省電能。
[0134]實(shí)施例10、
[0135]對實(shí)施例9所述的電動車增程系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)實(shí)施變形。
[0136]所述增程系統(tǒng)以甲醇發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為電能補(bǔ)充裝置18，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由甲醇燃料箱、甲醇內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置組合而成；增程系統(tǒng)的邏輯充電裝置17主要由電池組實(shí)時(shí)電壓監(jiān)測模塊、恒電壓限定電流充電模塊和工作邏輯控制模塊等功能模塊所組成，工作邏輯為:當(dāng)監(jiān)測到電池組的實(shí)時(shí)電壓下降至46V時(shí)，自動啟動甲醇發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為磷酸鐵鋰電池組8b補(bǔ)充電能，其充電工作方式為恒定電壓56.2V限制最大電流20A，當(dāng)充電電流小于3A時(shí)自動停止充電。
[0137]實(shí)施例11、
[0138]將輪轂電動系統(tǒng)在同軸緊湊安裝兩個(gè)輪轂的準(zhǔn)單輪中實(shí)施。
[0139]將同軸緊湊安裝兩個(gè)輪轂的結(jié)構(gòu)視為準(zhǔn)單輪，兩個(gè)車輪的兩個(gè)輪轂6之間設(shè)置同軸轉(zhuǎn)體3e，每個(gè)輪轂均內(nèi)置有減速/變矩裝置2，同軸轉(zhuǎn)體通過減速/變矩裝置對兩側(cè)輪轂傳動；同軸轉(zhuǎn)體均內(nèi)置一體化設(shè)計(jì)制造的轉(zhuǎn)子單元3b，定子單元3a和傳感單元3c設(shè)置在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部，電源調(diào)制器I和電池組8安裝在車架任意位置。
[0140]本實(shí)施例由于把電動輪設(shè)計(jì)為兩個(gè)輪轂同軸緊湊安裝的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)，使變形設(shè)計(jì)的準(zhǔn)單輪的電動行駛效果更穩(wěn)定，適用于一個(gè)輪或多個(gè)輪的電動車。
[0141]本實(shí)施例可進(jìn)一步技術(shù)變形設(shè)計(jì)，把減速/變矩裝置2內(nèi)置于輪轂6的方案，改變?yōu)闇p速/變矩裝置2內(nèi)置于同軸轉(zhuǎn)體3e的外部。
[0142]實(shí)施例12、
[0143]在實(shí)施例9和實(shí)施例10的基礎(chǔ)上，對電動四輪車設(shè)計(jì)雙增程系統(tǒng)。
[0144]所述雙增程系統(tǒng)的電能補(bǔ)充裝置18分別由鋁空氣一次電池系統(tǒng)18a(包括鋁空氣電池及其控制系統(tǒng))以及內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)18b(包括燃料箱、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置及其控制系統(tǒng))組合而成；雙增程系統(tǒng)的邏輯充電裝置17的功能模塊包括充電模塊和控制模塊，充電模塊設(shè)置有兩路輸入端，分別電連接鋁空氣電池系統(tǒng)18a的電能輸出端和電連接內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)18b的電能輸出端；邏輯充電裝置17的充電模塊輸出端電連接鋅鎳電池組Sb，其工作啟動由邏輯充電裝置17的控制模塊通過電連接電源調(diào)制器I實(shí)現(xiàn)邏輯控制。
[0145]邏輯充電裝置17通過電源調(diào)制器1的編程控制，實(shí)現(xiàn)對鋅鎳電池組的實(shí)時(shí)電壓/ 殘存容量的監(jiān)測和充電控制功能；雙增程系統(tǒng)為鋅鎳電池組補(bǔ)充電能時(shí)，優(yōu)先啟用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)18b，內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)使用的燃料任意；當(dāng)內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)不能工作時(shí)，繼續(xù)啟用鋁空氣電池系統(tǒng)18a為鋅鎳電池組補(bǔ)充電能。
[0146]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動車的輪轂電動系統(tǒng)，其特征在于，所述輪轂電動系統(tǒng)包括輪轂￠)、減速/變矩裝置(2)、電源調(diào)制器(I)、驅(qū)動操控裝置(9a)和至少一套的電動裝置(3);所述的電動裝置⑶包括同軸轉(zhuǎn)體(3e)、定子單元(3a)和永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b);所述同軸轉(zhuǎn)體(3e)為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上至少設(shè)置I個(gè)轉(zhuǎn)子單元(3b);多個(gè)轉(zhuǎn)子單元環(huán)繞同軸轉(zhuǎn)體設(shè)置時(shí)，間隔設(shè)置且磁極方向相同；所述定子單元(3a)至少設(shè)置一個(gè)在靠近同軸轉(zhuǎn)體的固定部位，其與轉(zhuǎn)子單元所形成的周期性相對氣隙(3d)不大于70mm ;所述同軸轉(zhuǎn)體與輪轂￠)同軸(7)設(shè)置，并通過減速/變矩裝置(2)與所述輪轂機(jī)械傳動； 所述電源調(diào)制器包括電源輸入端(Ia)、時(shí)序電流輸出端(Ib)和驅(qū)動信號輸入端(Id)，所述的電源輸入端電連接電池組(8)的正負(fù)極，時(shí)序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動信號輸入端電連接驅(qū)動操控裝置(9a);所述電源調(diào)制器對定子單元(3a)內(nèi)部繞組供電使定子單元所形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述轉(zhuǎn)子單元(3b)運(yùn)動相向的磁極相反；電源調(diào)制器通過驅(qū)動操控裝置獲取用戶的行車指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使輪轂電動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂電動系統(tǒng)，其特征在于，所述減速/變矩裝置(2)包括若干齒輪組合，其機(jī)械傳動輸入端與同軸轉(zhuǎn)體(3e)固連，其機(jī)械傳動輸出端與輪轂(6)固連；減速/變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與同軸轉(zhuǎn)體或輪轂一體化設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂電動系統(tǒng)，其特征在于，所述定子單元(3a)由至少一組良導(dǎo)線環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁芯而成，其若干個(gè)組合得到的繞組之間通過串聯(lián)或并聯(lián)連接，或通過不同繞組之間引出中間抽頭組成多線外接回路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂電動系統(tǒng)，其特征在于，所述電動裝置(3)還包括傳感裝置，所述傳感裝置包括若干能感應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元(3b)與定子單元(3a)相對位置的傳感單元(3c);所述傳感單元與所述電源調(diào)制器的傳感信號輸入端(Ic)電連接；所述電動裝置至少在同軸轉(zhuǎn)體(3e)的內(nèi)部或外部設(shè)置一傳感單元。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輪轂電動系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感裝置還包括定子單元(3a)的內(nèi)部繞組，所述內(nèi)部繞組包括環(huán)繞定子單元磁芯的繞組以及由若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪轂電動系統(tǒng)，其特征在于，所述輪轂電動系統(tǒng)還包括電磁制動裝置(％)，所述電源調(diào)制器還包括制動信號輸入端(Ie)，其電連接電磁制動裝置；所述電源調(diào)制器通過電磁制動裝置獲取用戶的剎車指令并于相應(yīng)時(shí)序?qū)Χㄗ訂卧?3a)的內(nèi)部繞組輸出電流，使輪轂電動系統(tǒng)獲得制動。7.—種電動車，其特征在于，其含有如權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的電動裝置，所述電動車包括車架(4)、電池組(8)和至少一個(gè)車輪(5)，所述電動車至少設(shè)置一套所述的輪轂電動系統(tǒng)；所述電池組包括一次性使用的一次電池(Sa)或可重復(fù)多次充電使用的二次電池(Sb)，或兩者組合設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動車，其特征在于，所述電動車配置二次電池組(Sb)時(shí)加裝電能補(bǔ)充裝置(18)，所述電能補(bǔ)充裝置包括材料任意的一次電池(Sa)與控制裝置組合，或?yàn)閮?nèi)燃發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)控制裝置組合，或兩者組合設(shè)置；電能補(bǔ)充裝置通過邏輯充電裝置(17)電連接二次電池組；所述的邏輯充電裝置獨(dú)立設(shè)置，或?qū)⑵洳糠诌壿嫻δ芑蛉窟壿嫻δ芗捎陔娫凑{(diào)制器(I)內(nèi)。9.基于權(quán)利要求1?6任一輪轂電動系統(tǒng)的驅(qū)動方法，該方法由電源調(diào)制器通過所述轉(zhuǎn)子單元(3b)和定子單元(3a)的位置關(guān)系輸出時(shí)序電流控制電動裝置(3)及輪轂轉(zhuǎn)動； 所述時(shí)序根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義，所述時(shí)序電流根據(jù)定子單元電磁場在同軸轉(zhuǎn)體上的有效作用區(qū)間結(jié)合同軸轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)子單元個(gè)數(shù)而設(shè)置若干個(gè)通斷周期，每個(gè)通斷周期包括供電時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于30度< Θ <90度相應(yīng)的時(shí)間段，所述Θ為轉(zhuǎn)子單元繞軸所受電磁力與其法向分力的方向所形成的動態(tài)夾角；所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器(I)不輸出電流。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述通電時(shí)域內(nèi)初始的電流、電壓或定子單元(3a)的磁通強(qiáng)度由傳感裝置獲取同軸轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)值結(jié)合驅(qū)動操控裝置(9a)給出的指令而調(diào)整。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括校正步驟；所述校正步驟為將轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對、Θ為O的狀態(tài)作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器(I)進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與上次轉(zhuǎn)子單元前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，從而獲知同軸轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間，并控制輸出電流。12.基于權(quán)利要求1?6任一輪轂電動系統(tǒng)的制動方法，該方法在所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元、轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對以及轉(zhuǎn)子單元和定子單元處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一個(gè)時(shí)域中，輸出時(shí)序電流控制電動裝置(3)及輪轂制動； 所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元為O < Θ <30度相應(yīng)的時(shí)間段，所述Θ為轉(zhuǎn)子單元繞軸所受電磁力與其法向分力的方向所形成的動態(tài)夾角。13.基于權(quán)利要求7或8所述電動車的增程方法，該方法在電動裝置(3)運(yùn)行中需要為二次電池組(Sb)持續(xù)補(bǔ)充電能，或當(dāng)二次電池組的實(shí)時(shí)電壓或殘存容量值低于所設(shè)定的閥值時(shí)，啟用電能補(bǔ)充裝置(18)為二次電池組補(bǔ)充電能。
【文檔編號】B60L15/00GK105984324SQ201510051318
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月31日
【發(fā)明人】劉粵榮, 陳方
【申請人】劉粵榮