一种增程式电动车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动车的电源动力设计领域，具体涉及一种电动装置在车架和车轮分立设置的机械结构及其驱动、制动方法和电动车的增程方法。
【背景技术】
[0002]目前我国电动自行车的市场保有量已达到1.5亿辆以上，2013年电动三轮车产量逾1000万台，区域用电动四轮车发展迅猛。市场电动车普遍配用的是永磁无刷电动机，配件产业链成熟，目前正从通用型向专业设计方向发展，其配备的控制器也力图运用脉冲调制技术降低电机工作过程的无功损耗。
[0003]近年市场己普遍应用PWQ技术来控制电机的转速，但研发主流集中在传统“倒相”控制的思想范畴；普通直流电动机虽使用直流电源，但直流电进入电机内部是使用电刷或电子装置将直流电调制为通电方向交替变换的电流，使电机在内部产生旋转磁场，这一 “倒相”伴随产生了电流相位、电机内部旋转相角、绕组感生电流及其相应的相角位控制等传统技术。
[0004]国内外同行近年还试图开发在轮沿设置电动装置的电动车，这一思想方法古来有之，中国古代已普遍使用水车，其工作原理并非在水车的轮轴设置旋转动力机，而是沿水车轮页的切线方向在合适的时间给予一杯水(一份势能)，该杯水的下落势能转变成水车环绕轴心旋转的动力。但是，当这一水车模型被平移到电动车领域时，并未获得预期的开发成功。例如市场上一种在车圈外缘设齿并安装输出轴带齿电动机的电动自行车，通过齿轮传递电动机的轴输出动力，这类设计虽有新意，但由于采用传统设计的电动机和常规方式的动力供电，其电能转换效率与轮毂式电机类同，并且在车圈外缘设置电动机会受到功率的限制。
[0005]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1所示。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有电动车配用单元式电机、供电方式局限于逆变电流方向的缺陷，提供一种在车架和车轮分立设置机械装置、通过时序供电控制的电动装置，同时提供一种增程技术方案，结构简单，转矩大，工艺容易实现。
[0007]本实用新型提供的一种增程式电动车，所述电动车包括电源调制器1、电池组8、增程系统16、驱动操控装置9a、车架4和至少一个车轮5 ;所述电动车至少一个车轮设置电动装置3 ;所述电动装置包括至少一个定子单元3a和若干转子单元3b ;所述定子单元安装在靠近车圈6的车架上；所述若干转子单元包括至少一个永磁体转子单元3bl和至少一个导磁体转子单元3b2，其组合设置于车圈上且伴随车轮旋转，其与定子单元形成的周期性相对气隙3d不大于60mm ;所述的永磁体转子单元多个在车圈上设置时，其磁极方向相同；
[0008]所述电池组8为可重复多次充电使用的二次电池；
[0009]所述电源调制器包括电源输入端la、时序电流输出端Ib和驱动信号输入端ld，其电源输入端电连接电池组的正负极，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9a ;所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的指令，并对定子单元的内部绕组输出电流。
[0010]优选的，所述电源调制器的额定功率不超过10KW。
[0011]所述转子单元3bl/3b2相间设置于车圈6上，其安装位置包括嵌合于车圈的外缘、内缘、车圈内部或与车圈一体化设计制造，在不影响安装于车圈的前提下不限形状；若干个转子单元3bl/3b2在车圈6安装时优选均匀排布。
[0012]优选的，所述永磁体转子单元3bI若干个在车圈6上同极向设置，包括N/S两极连线与车圈6同轴法线10重合/垂直的4种典型组合状态，以及在4种典型组合状态基础上N/S两极连线偏转不超过25度。
[0013]优选的，所述定子单元3a由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，所述定子单元3a在车架4上组合排布得到的绕组之间通过串联或并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线外接回路，其通电形成的电磁极对应永磁体转子单元3bl的排布状态设置为与其运动相向的极性相反。
[0014]优选的，若干个定子单元在靠近车圈6内缘或外缘的车架部位任意组合，包括在车圈6两侧的车架4部位对称安装；若干个定子单元排布组合的电磁极方向设置，遵循对应永磁体转子单元3b I与其运动相向极性相反的基本原则。
[0015]优选的，所述电动车还包括传感装置，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Ic电连接；所述电动车至少对应一个车轮5的内缘或外缘设置传感单元。所述的传感单元，可根据控制精度要求在电动车设置一个或多个。
[0016]更优选的，所述传感装置还包括定子单元3a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若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。
[0017]优选的，所述电动车还包括电磁制动装置％，所述电源调制器还包括制动信号输入端le，其电连接电磁刹车装置％，通过电磁刹车装置9b获取用户的刹车指令并于相应时序对电动装置3的定子单元3a的内部绕组输出电流；当本实用新型电动车需要设置电磁制动功能时，所述定子单元相应设置于车圈6内缘的车架部位。
[0018]本实用新型中，所述驱动操控装置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。
[0019]本实用新型中，所述电源调制器I将直流电源转换为时序电流，使电动装置中的定子单元3a被限定在电源调制器设定的时域周期性地通电和断电。
[0020]本实用新型所述电动车的增程系统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。
[0021]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；
[0022]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；
[0023]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。
[0024]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I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。
[0025]本实用新型所述电动车包括一个轮或多个轮的电动车以及电动、脚踏两用车；所述设置电动装置的车轮5，包括单轮以及同轴紧凑安装两个轮的准单轮结构。
[0026]本实用新型还公开了一种前述电动车的驱动方法，该方法通过电源调制器I根据所述转子单元3a和所述定子单元3b的位置关系输出时序驱动电流控制车轮转动；
[0027]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车圈上的有效作用区间结合车轮上的转子单元个数而设置若干个通断周期T，每个通断周期T包括供电时域和断电时域；所述供电时域位于30度< Θ <90度相应的时间段，Z Θ为转子单元在车轮上绕轴所受定子单元电磁场吸引力与其法向分力的方向所形成的动态夹角；所述断电时域内电源调制器I不输出电流。
[0028]优选的，所述供电时域的电流不限波形、频率及占空比；
[0029]优选的，所述通电时域内初始的电流、电压或定子单元的磁通强度由传感装置获取行车速度实时值结合驱动操控装置9a给出的指令而调整。
[0030]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(Θ为O)作为基准座标和基准时间，当转子单元每次前转至基准座标时，电源调制器进行一次时间归O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，从而获知旋转周期时间和车速，并控制输出电流。
[0031]本实用新型还公开了所述电动车的制动方法，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(Θ为O)以及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I输出时序电流控制车轮制动；
[0032]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O < Θ < 30度相应的时间段，所述Θ为转子单元在车圈上绕轴所受定子单元电磁场吸引力与其法向分力的方向所形成的动态夹角。
[0033]优选的，所述方法还包括校正步骤，所述校正步骤将Z Θ为O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。
[0034]所述电源调制器的驱动通电和制动通电的逻辑关系设置为或。
[0035]优选的，所述输出电流控制步骤可包括:
[0036]I)驱动操控装置9a对电源调制器I无输入指令时，电源调制器休眠；
[0037]2)驱动操控装置9a给出加速指令时，电源调制器I相应输出时序电流；
[0038]3)当车速或通电频率达