电动车的动力系统及电动车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电动车的动力设计领域，特别涉及一种产生时序电流的电源调制 器以及所驱动的电动装置，以及含有该电动装置的电动车。
【背景技术】
[0002] 电动自行车市场目前主流是配用安装在轮轴上的电动机，电动机设计为外转子形 式，外转子通过辐条与车轮的轮圈机械固连，通过电动机转矩使车轮旋转。具体制造时，市 场主流是将辐条与车轮的轮圈实行一体化制造，外观为电动轮，辐条变形为传力筋条，通过 传力筋条把电动机转矩传递至轮圈。国内电机业还试图运用在电动自行车的技术成功经 验，推广为电动汽车使用的轮毂式电动机。
[0003] 电动汽车使用的轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，其最大特点就是将动力、 传动和制动装置都整合到轮毂内，轮毂电机技术并非新生事物，早在1900年，保时捷就首 先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车，在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领 域得到应用，目前电动汽车业热点是开发乘用车轮毂电机。
[0004] 目前常规轮毂电机的结构除轮毂本体外，部件重量远远超出轮毂本体（一般包括 轮毂电机、刹车盘、刹车卡钳、主动悬挂电机、悬架、减震弹簧等），而汽车对轮毂的自重要求 较高，常规轿车的铝合金轮毂仅比传统钢轮毂平均轻2kg左右，当车速为60km/h时省油率 可达到5% -7% ;因此行业专家普遍认为，如果电动机不能呈倍数减镑，轮毂内装电机的技 术意义很有限；仅以单位体积的功率密度一项指标衡量，现有电动机远远达不到轮毂内装 电机的一般设计要求。
[0005] 图la是一种传统4极永磁有刷直流内转子电机的结构示意图，永磁体13磁极沿 定体5的内缘N/S交替对称排布、相距一定间隙14,若干绕组设置在转体6与永磁体相对的 环形区域内，外供直流电通过机械接触式换向装置给绕组通电，即可在内部形成旋转磁场 而使转体旋转，通过转轴输出动力。
[0006] 永磁无刷直流电机近年获得了迅猛发展，其主要由电机本体、位置检测器和电源 逆变控制器组成，永磁体一般设置在转体上、N/S磁极交替相距一定间隙排布，若干绕组设 置在定体内，位置检测器和逆变器一起构成电子换向器取代机械接触式换向装置，绕组通 电形成旋转磁场而使转体旋转。控制方面普遍采用了PWQ技术，这种永磁无刷直流电机的 主要问题是正弦波变形的近似度控制，其动力供电虽然采用PWQ技术调制，但在控制思想 方法上受限于电动机内部旋转磁场的传统设计。
[0007] 续行里程短是现阶段电动车的软肋，行业普遍认为在高能量电池进入商用前，靠 增加电池数量提升电动车的续行里程不现实，因此目前汽车市场主流是发展油、电双源混 合车，其设计思想为：当汽车起步或低速时使用电动机的动力，汽车达到某个速度阀值时变 换为使用内燃机的动力，从而降低汽车在起步或低速时因燃油在内燃机燃烧不完全引起的 排气污染；其技术基础结构特征为：燃料箱19给内燃发动机系统20提供燃料输出动力；在 此传统设计基础上并行增加一套电连接电池组8的电动机系统21，电动机由电池组提供电 能输出动力；两路动力通过油、电动力转换装置22共用机械传动系统23,将内燃机或电动 机的动力传递到轮毂上，这类双源动力的设计可称之为油、电动力并行系统，其基础结构示 意如图lb所示。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的，在于克服现有电动车用直流电动机内部结构和供电方式的缺 陷，提供一种内部结构有别于传统电动机设计的电动装置和时序电流调制方案，同时提供 一种基于纯电动车的增程技术方案，结构简单，工艺容易实现。
[0009] 本实用新型提供的一种多源电动车的动力系统，所述动力系统包括电动装置13、 电池组8和增程系统16 ;所述电动装置包括电源调制器1、减速/变矩装置2、驱动操控装 置9a、定体5和转体6 ;所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上至少设置一个由导 磁介质固体或软体成形材料制成的转子单元3b;所述定体为一个具有固定轴的机械圆盘， 内部至少设置一个定子单元3a并安装在靠近转体的位置；所述定体与转体同轴心设置，两 者相对气隙3d不大于45mm;所述减速/变矩装置与转体同轴设置；
[0010] 所述电源调制器包括电源输入端la、时序电流输出端lb和驱动信号输入端ld，电 源输入端电连接电池组8的正负极，时序电流输出端电连接定子单元的内部绕组，驱动信 号输入端电连接驱动操控装置；所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的行车指令， 并于相应时序对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装置的转体实现对减速/变矩装置 的驱动/制动；所述电池组为可重复多次充电使用的二次电池。
[0011] 优选的，所述电源调制器的额定功率不超过25kW。
[0012] 所述电动装置的转子单元3b设置于转体上包括嵌合在转体外缘、内缘或内部以 及与转体实行一体化设计制造；转子单元在不影响安装于转体的前提下不限形状；若干个 转子单元在转体安装时相间设置，优选均匀排布。
[0013] 优选的，所述电动装置的定子单元3a/转子单元3b可在定体5/转体6的部位互 为置换设计，配合相关装置设计也可取得电动效果。
[0014] 优选的，所述电动装置的减速/变矩装置2包括若干齿轮组合，其传动输入端与转 体机械固连，其传动输出端与电动装置外部的旋转装置机械固连；减速/变矩装置2独立设 置，或与转体6 -体化同轴设置于转体的外部。
[0015] 优选的，所述电动装置的定子单元3a由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯 而成，其内部线圈绕组可任意串联、并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线 外接回路；对外电连接的方式可以为两线或多线构成的回路；
[0016] 优选的，所述电动装置的定子单元的绕芯排布或若干个组合，以其内部绕组通电 穿过气隙3d的磁通量获得最大值为优选。
[0017] 所述电动装置还包括传感装置，所述传感装置包括若干能感应所述转子单元3b 与定子单元3a相对位置的传感单元3c;所述传感单元与所述电源调制器的传感信号输入 端lc电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元；
[0018] 优选的，所述的传感装置还包括定子单元的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定 子单元磁芯的绕组以及由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。
[0019] 优选的，所述电动装置还包括电磁制动装置％，所述电源调制器1还包括制动信 号输入端le，其电连接电磁制动装置，通过电磁制动装置获取用户的刹车指令并于相应时 序对电动装置的定子单元的绕组输出电流。
[0020] 所述电动装置的驱动操控装置9a可设置为常规旋转把手式、推拉式操纵杆或其 他任意手动控制方式，包括外置为遥控。
[0021] 本实用新型中，所述电动装置的电源调制器将直流电源转换为时序电流，使电动 装置中的定子单元被限定在电源调制器设定的时域周期性地通电和断电。
[0022] 本实用新型所述动力系统的增程系统16包括逻辑充电装置17和电能补充装置 18 ;所述逻辑充电装置的输入端17a电连接电能补充装置，其输出端17b电连接电池组8的 正负极；所述增程系统在设定的逻辑工作状态为电池组补充电能。
[0023] 优选的，所述增程系统16的电能补充装置18为材料任意的一次电池与控制装置 组合而成，所述的控制装置至少包括一次电池启动装置；
[0024] 优选的，所述增程系统16的电能补充装置18为内燃发电机与控制系统装置组合 而成；所述的内燃发电机至少包括内燃机和发电机，所述的控制系统装置至少包括燃料箱 19和内燃机启动装置；所述内燃机的燃料任意；
[0025] 更优选的，所述增程系统16的电能补充装置18由一次电池与控制装置、内燃发电 机与系统装置两者组合设置而成。
[0026] 所述增程系统16的逻辑充电装置17至少包括直流电充电装置，可独立设置，或将 其部分逻辑功能或全部逻辑功能集成于电源调制器1内；所述的逻辑充电装置17的设计， 亦可兼有一次电池的控制装置或/和发电机的电路控制装置的功能。
[0027] 本实用新型含有上述任一动力系统的电动车，所述电动车包括一个或多个车轮； 所述电动车至少设置一套电动装置，所述安装电动装置的车轮包括单轮以及同轴紧凑安装 两个轮的准单轮结构。
[0028] 本实用新型还公开了一种前述动力系统的电动装置驱动方法，该方法由电源调制 器通过所述转子单元3a和定子单元3b的位置关系输出时序电流控制电动装置转动；
[0029] 所述时序根据车轮旋转方向而定义，所述时序电流根据定子单元电磁场在转体上 的有效作用区间结合转体上的转子单元个数而设置若干个通断周期，每个通断周期包括供 电时域和断电时域；所述供电时域位于q)T/6sS(p<(pT相应的时间段，所述cp为转子单元绕 轴并与轴确定的法线与定子单元和轴所确定法线所形成的动态夹角，所述9T为转子单元 绕轴切线方向与其所受定子单元电磁力作用方向重合状态所确定的qM直；所述断电时域内 电源调制器1不输出电流。
[0030] 优选的，所述供电时域的电流不限波形、频率及占空比。
[0031] 优选的，所述通电时域1\内初始的电流、电压或定子单元的磁通强度由传感装置 获取转体转速实时值结合驱动操控装置9a给出的指令而调整。
[0032] 优选的，所述方法还包括校正步骤；所述校正步骤为将定子单元与转子单元周期 性隔气隙相对、处于同一法线的状态（中为〇)作为基准座标和基准时间，当转子单元每次 转至基准座标时，电源调制器进行一次时间归0校准并记录本次周期时间，通过与上次转 子单元前转至基准座标的周期时间比较，从而获知转体旋转周期时间，并控制输出电流。
[0033] 本实用新型还公开了所述动力系统的电动装置制动方法，该方法根据所述转子单 元趋近定子单元、转子单元和定子单元处同一法线相对（9为0)以及转子单元和定子单元 处于远离状态的至少一个时域中，通过操控电磁制动装置9b使电源调制器1输出时序电流 控制电动装置制动；
[0034] 所述时序根据车轮旋转方向而定义；所述转子单元趋近定子单元为0<(p<cpT/3 状态的相应时间段，所述CP为转子单元绕轴并与轴确定的法线与定子单元和轴所确定法线 所形成的动态夹角，所述(PT为转子单元在转体绕轴切线方向与其所受定子单元电磁力作 用方向重合状态所确定的值。
[0035] 优选的，所述方法还包括校正步骤，所述校正步骤将9为0作为基准座标和基准时 间，通过传感装置获知转子单元趋近/相对/远离定子单元的位置状态。
[0036] 所述电源调制器对电动装置的驱动通电和制动通电的逻辑关系设置为或。
[0037] 优选的，所述输出电流控制步骤包括：
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