轮毂电机、电动车以及电动车的供电、充电和制动方法与流程

本发明涉及交通工具的技术领域，尤其是涉及一种轮毂电机、电动车以及电动车的供电、充电和制动方法。

背景技术：

轮毂电机通常包括同轴设置的轮毂壳体、转子和定子，轮毂壳体分别与轮胎、转子固定连接，转子包括能产生磁场的永磁体或励磁线圈，定子包括定子绕组，定子绕组在通电后也能产生磁场，在定子磁场和转子磁场的相互作用下转子旋转，进而带动轮毂壳体和轮胎转动。

轮毂电机将动力机构、传动机构和制动机构都整合到车轮内，省略了大量的传动部件，使得电动车的机械部分大为简化，提高了电动车的空间利用率和传动效率；同时可以实现多种复杂的驱动方式，使得电动车的设计更容易实现模块化和个性化。因此，轮毂电机在电动车领域有着广泛的发展前景。

但是现有的轮毂电机只能靠外接电源提供电力，无法为电动车补充电力，这就使得电动车的充电频率较高，而且在充一次电后行驶的距离也比较短，在很大程度上限制了电动车的推广使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种轮毂电机和电动车，以改善现有技术中的轮毂电机只能靠外接电源提供电力，无法为电动车补充电力的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种电动车的供电方法，以改善现有的电动车的供电方法耗电快，电源损耗大的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种电动车的充电方法，以改善现有的电动车的充电方法充电频繁的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种电动车的制动方法，以改善现有的电动车的制动方法制动时对制动部件磨损严重的技术问题。

本发明提供了一种轮毂电机，包括转子和第一定子，所述第一定子被通电后产生磁场，所述转子在所述第一定子的磁场下相对所述第一定子旋转，所述轮毂电机还包括第二定子；

所述第二定子切割所述转子转动产生的旋转磁场，而产生感应电势。

进一步地，所述转子环绕在所述第一定子外部，所述第二定子在所述转子外且将所述转子环绕在内；或者所述转子环绕在所述第二定子外部，所述第一定子在所述转子外且将所述转子环绕在内。

进一步地，所述第一定子和第二定子为线圈绕组；所述第一定子与电源连接，所述第二定子与蓄电器连接。

进一步地，所述轮毂电机还包括轮毂壳体和定子壳体；

所述轮毂壳体具有环形的转子容纳腔，所述转子固定设置在所述转子容纳腔内；

所述定子壳体具有环形的定子容纳腔，所述第一定子和所述第二定子分别设置在所述定子容纳腔的两个侧壁上；

所述轮毂壳体和所述定子壳体相互扣合，将所述转子嵌合在所述第一定子和所述第二定子之间。

进一步地，所述轮毂电机还包括驱动接线盘和发电接线盘；

所述驱动接线盘用于连接所述第一定子和电源；

所述发电接线盘用于连接所述第二定子和蓄电器。

进一步地，所述轮毂电机还包括轴承；所述轴承的内圈与所述定子壳体连接，外圈与所述轮毂壳体连接。

本发明还提供了一种电动车，所述电动车的轮胎上安装有上述任一项所述的轮毂电机。

本发明还提供了一种电动车的供电方法，所述电动车包括多个电源，多个所述电源与所述轮毂电机连接，且多个所述电源彼此并联；

所述电动车的供电方法包括：

S1，电量高于预设电量的电源择一地与所述轮毂电机连接，向所述轮毂电机供电；

S2，检测与所述轮毂电机连接的电源的电量是否高于预设电量；

S3，若与所述轮毂电机连接的电源的电量低于预设电量，则重复步骤S1；若与所述轮毂电机连接的电源的电量高于预设电量，则所述电源继续向所述轮毂电机供电。

进一步地，多个所述电源包括控制电源和驱动电源；所述步骤S1包括下述步骤：

若所述控制电源和所述驱动电源的电量均高于预设电量，则所述驱动电源与所述轮毂电机连接，向所述轮毂电机供电；若所述驱动电源的电量低于预设电量，则所述控制电源与所述轮毂电机连接，向所述轮毂电机供电。

本发明还提供了一种电动车的充电方法，所述电动车包括多个电源，多个所述电源与所述轮毂电机连接，且多个所述电源彼此并联；

所述电动车的充电方法包括：

S1，所述轮毂电机择一地与电源连接，向所述电源充电；

S2，检测与所述轮毂电机连接的电源的电量是否高于预设电量；

S3，若与所述轮毂电机连接的电源的电量高于预设电量，则重复步骤S1；若与所述轮毂电机连接的电源的电量低于预设电量，则所述轮毂电机继续向所述电源充电。

进一步地，所述步骤S1包括下述步骤：

若所述驱动电源的电量高于预设电量，则所述轮毂电机与所述控制电源连接，向所述控制电源充电；若所述驱动电源的电量低于预设电量和/或所述控制电源充满电，则所述轮毂电机与所述驱动电源连接，向所述驱动电源充电。

本发明还提供了一种电动车的制动方法，所述电动车的制动方法包括：在触发制动动作时，切换所述第一定子中的电流的方向，以产生反向磁场，所述转子在所述第一定子的反向磁场的作用下产生反向扭矩，减小车轮转速的步骤。

本发明提供的轮毂电机和电动车，其中轮毂电机包括转子和第一定子，第一定子通电产生磁场，转子在第一定子的磁场下相对第一定子旋转，从而带动与转子固定连接的轮胎转动；轮毂电机还包括第二定子，第二定子切割转子转动产生的旋转磁场，而产生感应电势，通过导线将第二定子与电动车的蓄电器连接，即可产生电流，实现对电动车的充电。本发明提供的轮毂电机，在驱动轮胎旋转的同时，可以产生一定的感应电势，补充电动车电量的消耗，改善现有技术中的轮毂电机只能靠外接电源提供电力，无法为电动车补充电力的技术问题，有效延长了电动车的行驶时间和充电周期。

本发明提供的电动车的供电方法，电动车上的多个电源并联设置，并且择一地与轮毂电机连接，向轮毂电机供电，与现有的电动车采用多个电源串联的方式为电动车供电相比，避免了多个电源串联供电导致所有电源同时受到损耗的现象，有效改善了现有的电动车的供电方法耗电快，电源损耗大的技术问题，延长了电源的使用寿命。

本发明提供的电动车的充电方法，在电动车行驶过程中通过轮毂电机向电源充电，以弥补电动车电源电量的消耗，有效延长了电源的使用时间，改善了现有的电动车的充电方法充电频繁的技术问题，并且还能达到延长行驶距离的效果。

本发明提供的电动车的制动方法，是通过改变第一定子中的电流的方向从而达到减小车速的目的，可以有效减少现有的机械制动产生的热量，以及在制动过程对制动相关部件的磨损，改善了现有的电动车的制动方法在制动时对制动部件磨损严重的技术问题，延长了制动部件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的轮毂电机的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的轮毂电机的第二种结构示意图；

图3为图2所示的轮毂电机轮毂壳体的结构示意图；

图4为图2所示的轮毂电机定子壳体的结构示意图；

图5为图2所示的轮毂电机的爆炸图；

图6为图2所示的轮毂电机的剖视图；

图7为本发明实施例2提供的电动车的轮胎的结构示意图；

图8为本发明实施例3或4提供的电动车电路图；

图9为本发明实施例3提供的电动车供电方法的流程图；

图10为本发明实施例4提供的电动车充电方法的流程图。

图标：10-转子；20-第一定子；30-第二定子；40-轮毂壳体；50-定子壳体；60-驱动接线盘；70-发电接线盘；80-轴承；90-端盖；100-轮胎本体；110-控制电源；120-驱动电源；130-驱动控制器；140-总控制器；150-其他用电设备。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种轮毂电机，如图1或图2所示，包括转子10和第一定子20，第一定子20被通电后产生磁场，转子10在第一定子20产生的磁场下相对第一定子20旋转；轮毂电机还包括第二定子30，第二定子30切割转子10转动产生的旋转磁场，而产生感应电势。

在本实施例中，转子10在第一定子20的磁场下相对第一定子20旋转，从而带动与转子10固定连接的轮胎转动，同时第二定子30切割转子10旋转产生的磁场，而产生感应电势，通过导线将第二定子30与电动车的蓄电器连接，即可产生电流，实现对电动车的充电。本实施例提供的轮毂电机，在驱动轮胎旋转的同时，可以产生一定的感应电势，补充电动车电量的消耗，改善现有技术中的轮毂电机只能靠外接电源提供电力，无法为电动车补充电力的技术问题，有效延长了电动车的行驶时间和充电周期，进而延长了电动车的行驶距离，有力推动了电动车的推广应用。

在本实施例中，优选地，转子10、第一定子20以及第二定子30同轴设置。如图1所示，第一定子20和第二定子30可以设置在转子10的两端，均环绕在转子10的外部或者内部，这样设置第一定子20和第二定子30之间的相互影响干扰较小，能够保持很好的保持各自的工作状态。

转子10、第一定子20和第二定子30之间还可以采用下述方式设置：如图2所示，转子10环绕在第一定子20外部，第二定子30在转子10外且将转子10环绕在内；或者转子10环绕在第二定子30外部，第一定子20在转子10外且将转子10环绕在内。

在本实施例中，具体地，第一定子20和第二定子30为线圈绕组，第一定子20与电源连接，第二定子30与蓄电器连接。通过下述方式将转子10、第一定子20和第二定子30连接起来。

如图3和图4所示，轮毂电机还包括轮毂壳体40和定子壳体50，轮毂壳体40具有环形的转子容纳腔，转子10固定设置在转子容纳腔内；定子壳体50具有环形的定子容纳腔，第一定子20和第二定子30分别设置在定子容纳腔的两个侧壁上；轮毂壳体40和定子壳体50相互扣合，将转子10嵌合在第一定子20和第二定子30之间。用定子壳体50代替常规的定子支架，可以有效减小轮毂电机的体积，使轮毂电机的结构更为紧凑。

在本实施例中，优选地，转子10为永磁体转子，永磁体转子不需要励磁电流就可以产生磁场，能量转换效率高，而且能够简化轮毂电机的结构。永磁体转子的厚度为5-7厘米，既能保证第一定子20和第二定子30能各自正常工作，又能避免轮毂电机的尺寸过大，而增加电动车的装配难度。当然，其他能够代替永磁体转子的转子如励磁线圈也应当在本实施例的保护范围内。

在本实施例中，优选地，轮毂壳体40和定子壳体50均采用铝合金材料制成，铝合金材料具有密度低、强度高、优良的导热性和抗蚀性等优点。

在本实施例中，当第二定子30环绕在转子10外部，第一定子20环绕在转子10内部时，第二定子30上的发电线圈的圈数可以设置的更多，从而产生较大的感应电势，可以更好地弥补电动车电量的损失，在相同的车速下，行驶时间更长，行驶距离更远。当第二定子30环绕在转子10内部，第一定子20环绕在转子10外部时，第一定子20上的驱动线圈的圈数可以设置的更多，通过驱动线圈的电流强度更强，可以使转子10的转速更快，加速到相同车速时，所用的加速时间更短。

进一步地，如图5和图6所示，轮毂电机还包括驱动接线盘60和发电接线盘70；驱动接线盘60用于连接第一定子20和电源；发电接线盘70用于连接第二定子30和蓄电器。其中，电源和蓄电器可以是可充电的锂电池，锂电池具有比能量大、比功率高、自放电小、可快速放电、效率高等优点。

进一步地，如图5和图6所示，轮毂电机还包括轴承80；轴承80的内圈与定子壳体50连接，外圈与轮毂壳体40连接，以保证轮毂壳体40能够在转子10的带动下相对于定子壳体50转动，同时方便跟电动车上的连接轴连接。

进一步地，如图5和图6所示，轮毂电机还包括端盖90，用于封闭轮毂电机，防止水、灰尘等进入到轮毂电机中，同时端盖90上设置有连接孔，将驱动接线盘60和发电接线盘70上的线头与外部电源连接。

综上所述，本实施例提供的轮毂电机，包括转子10和第一定子20，第一定子20通电产生磁场，转子10在第一定子20的磁场下相对第一定子20旋转，从而带动与转子10固定连接的轮胎转动；轮毂电机还包括第二定子30，第二定子30切割转子10转动产生的旋转磁场，从而产生感应电势，通过导线将第二定子30与电动车的蓄电器连接，即可产生电流，实现对电动车的充电。本实施例提供的轮毂电机，在驱动轮胎旋转的同时，可以产生一定的感应电势，补充电动车电量的消耗，改善现有技术中的轮毂电机只能靠外接电源提供电力，无法为电动车补充电力的技术问题，有效延长了电动车的行驶时间和充电周期。

实施例2

本实施例提供一种电动车，所述电动车的轮胎上安装有实施例1所述的轮毂电机。

在本实施例中，如图7所示，轮毂壳体40和轮胎本体100固定连接。

在本实施例中，可以在电动车的所有轮胎上均安装轮毂电机，也可以只安装在其中一个或几个轮胎上，以满足不同的驾驶需求。

综上所述，本实施例提供的电动车，由于其轮胎上安装有实施例1所述的轮毂电机，在行驶过程中，可以产生一定的感应电势，以补充电动车电量的消耗，有效延长了电动车的行驶时间和充电周期，从而节约了成本。

实施例3

本实施例提供一种电动车的供电方法，该方法是基于实施例2所述电动车实施的，如图8所示，所述电动车包括多个电源，多个所述电源与轮毂电机连接，且多个电源彼此并联；

如图9所示，所述电动车的供电方法包括：

S1，电量高于预设电量的电源择一地与轮毂电机连接，向轮毂电机供电；

S2，检测与轮毂电机连接的电源的电量是否高于预设电量；

S3，若与轮毂电机连接的电源的电量低于预设电量，则重复步骤S1；若与轮毂电机连接的电源的电量高于预设电量，则电源继续向轮毂电机供电。

与现有的电动车的电源采用串联的方式为电动车供电不同，本实施例中，电动车上的多个电源并联设置，并且择一地与轮毂电机连接，向轮毂电机供电，避免了多个电源串联供电导致多个电源同时受到损耗的现象，有效改善了现有的电动车的供电方法耗电快，电源损耗大的技术问题，延长了电源的使用寿命。

进一步地，如图8所示，多个电源包括控制电源110和驱动电源120；上述步骤S1包括下述步骤：

若控制电源110和驱动电源120的电量均高于预设电量，则驱动电源120与轮毂电机连接，向轮毂电机供电；若驱动电源120的电量低于预设电量，则控制电源110与轮毂电机连接，向轮毂电机供电。

控制电源110和驱动电源120的数量可以根据实际需要设置，例如，如图8所示，本实施例设置了一个控制电源110和四个驱动电源120，其中，控制电源110向电动车上的驱动控制器130、总控制器140以及其他用电设备150供电；四个驱动电源120向轮毂电机供电。当四个驱动电源120的电量均低于预设电量或出现其他故障，无法向轮毂电机供电时，则可以切换控制电源110向轮毂电机供电。在本实施例中，可以对四个驱动电源120依次编号为一号电源、二号电源、三号电源和四号电源，依次向轮毂电机供电，这样设置更方便使用者观察各个驱动电源120的电量情况。

在本实施例中，通过驱动控制器130对驱动电源120工作状态和电量高低进行实时监测与控制，并将有关数据传送至总控制器140中，总控制器140根据数据对电动车各个设备进行监控和调整，比如根据实际情况实时调整轮毂电机的工作状态，切换多个电源与轮毂电机之间的连接等等。

综上所述，本实施例提供一种电动车的供电方法，电动车上的多个电源并联设置，并且择一地与轮毂电机连接，向轮毂电机供电，避免了多个电源串联供电导致所有电源同时受到损耗的现象，有效改善了现有的电动车的供电方法耗电快，电源损耗大的技术问题，延长了电源的使用寿命。

实施例4

本实施例提供了一种电动车的充电方法，该方法是基于实施例2所述电动车实施的，如图8所示，所述电动车包括多个电源，多个电源与轮毂电机连接，且多个电源彼此并联；

如图10所示，所述电动车的充电方法包括：

S1，轮毂电机择一地与电源连接，向电源充电；

S2，检测与轮毂电机连接的电源的电量是否高于预设电量；

S3，若与轮毂电机连接的电源的电量高于预设电量，则重复步骤S1；若与轮毂电机连接的电源的电量低于预设电量，则轮毂电机继续向电源充电。

采用本实施例提供的电动车的充电方法，在电动车行驶过程中通过轮毂电机向电源充电，以弥补电动车电源电量的消耗，有效延长了电源的使用时间，改善了现有的电动车的充电方法充电频繁的技术问题，并且还能达到延长行驶距离的效果。

需要说明的是，本实施例提供的充电方法是一种辅助充电方法，与现有技术中通过充电桩等外接电源向电动车充电相配合，可以有效延长充电的频率，而且在充电后的行驶距离更长。

进一步地，如图8所示，多个电源包括控制电源110和驱动电源120；

上述步骤S1包括下述步骤：

若驱动电源120的电量高于预设电量，则轮毂电机与控制电源110连接，向控制电源110充电；若驱动电源120的电量低于预设电量和/或控制电源110充满电，则轮毂电机与驱动电源120连接，向驱动电源120充电。

控制电源110和驱动电源120的数量可以根据实际需要设置，例如，如图8所示，本实施例设置了一个控制电源110和四个驱动电源120，当其中一个驱动电源120的电量低于预设电量时，就可以控制轮毂电机与该驱动电源120连接，向该驱动电源120充电，以保证电动车的正常行驶。在本实施例中，还可以对四个驱动电源120依次编号为一号电源、二号电源、三号电源和四号电源，轮毂电机从一号电源开始依次向各个驱动电源120供电。

在本实施例中，通过驱动控制器130对驱动电源120工作状态和电量高低进行实时监测与控制，并将有关数据传送至总控制器140中，总控制器140对电动车各个设备进行监控和调整，比如根据实际情况实时调整轮毂电机的工作状态，切换多个电源与轮毂电机之间的连接等等。

综上所述，本实施例提供的电动车的充电方法，在电动车行驶过程中通过轮毂电机向电源充电，以弥补电动车电源电量的消耗，有效延长了电源的使用时间，改善了现有的电动车的充电方法充电频繁的技术问题，并且还能达到延长行驶距离的效果。

实施例5

本实施例提供了一种电动车的制动方法，该方法是基于实施例2所述电动车实施的，所述电动车的制动方法包括：在触发制动动作时，切换所述第一定子中的电流的方向，以产生反向磁场，所述转子在所述第一定子的反向磁场的作用下产生反向扭矩，减小车轮转速的步骤。

驾驶员可以通过总控制器140检测电动车是否触发制动动作，也可以通过自身的观察判断是否需要对电动车进行制动。

本实施例提供的制动方法也可以与现有的机械制动相结合使用，进一步保证制动的有效性。

综上所述，本实施例提供的电动车的制动方法，是通过改变第一定子中的电流的方向从而达到减小车速的目的，可以有效减少现有的机械制动产生的热量，以及在制动过程对制动部件的磨损，改善了现有的电动车的制动方法在进行制动时对制动部件磨损严重的技术问题，延长了制动部件的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。