专利名称：电动车辆节能电子电机智能动力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动车辆的动力装置，尤其是一种电动车辆的电机动力装置，属于电动车辆技术领域。
据申请人了解，现有电动车辆均采用单驱动结构，即均采用一个电机驱动，其结构虽然较为简单，但在工作时却存在明显缺陷。道理并不复杂，因为电动车辆行驶中大部分时间的运行状态为巡航状态，此时车速较高，功耗较小，单轮毂电机的最佳输出力矩得不到利用，因此运行效率较低；而电动车辆在起动或者爬坡时，为了获得较大力矩，电机不得不降低速度，自动升流，此时的运行状态也远远超出正常效率范围。为了使单轮毂电机同时兼顾巡航和爬坡运行状态，现有电动车辆电机的功率通常都做得较大，行驶时很少工作在正常效率范围，结果工作时的励磁电流损耗相应加大，为了弥补力矩差，不得不牺牲速度差。
检索发现，申请日为95年7月8日、申请号为95215671、名称为《变速越野型可控电动车》的中国专利公开了一种含有两个电机的电动车辆，然而两微型直流电机分别用于控制转向装置和差动器，实质意义上的轮毂电机只有一个。因此并未消除单驱动电动车辆存在的缺陷。
为了达到以上目的(参见
图1)，本实用新型的电动车辆节能电子电机智能动力装置包括调速器，前、后驱动控制器，前、后轮毂电机，前、后速度检测器，速度比较器，调速器的输出端分别接后驱动控制器及速度比较器输入端，前、后驱动控制器的控制输出端分别接前、后轮毂电机的受控端，后驱动控制器的速度信号输出端经速度检测器接速度比较器，速度比较器的比较信号输出端接控制前驱动控制器的前驱动开关。
工作时，调速信号输出到后驱动器，当电动车在平路上正常行驶时，调速信号和后轮毂电机的实际转速相配，速度检测器输出为0，速度比较器输出低电位，前驱动开关关闭，前驱动控制器被封锁，仅后驱动控制器控制后轮毂电机运行；当电动车辆上坡或遇到其他需要增加动力的情况时，调速信号与后轮毂电机的转速不相配，速度检测器的输出为1，速度比较器输出高电位，打开前驱动开关，前驱动控制器使前轮毂电机投入运行，从而在阻力较大的情况下，自动提高电动车辆的驱动动力，这样整个电动车的电机励磁损耗较小，有助于电动车辆运行于理想工作状态，节省电能。
本实用新型进一步的改进是还包括后力矩检测器和力矩比较器，后轮毂电机的力矩信号输出端接后力矩检测器，后力矩检测器的力矩信号输出端接力矩比较器，力矩比较器的放大信号输出端接前驱动开关。
该改进措施使力矩检测可以与速度检测共同调节控制前轮毂电机的工作状态，即在速度比较器输出低电位的情况下，如后轮毂电机的输出力矩尚未达到设定值时，力矩比较器的输出为低电位，前驱动开关关闭，仅后驱动控制器控制后轮毂电机运行；而后轮毂电机的输出力矩之差超过设定值时，力矩比较器的输出为高电位，前驱动开关打开，使前轮毂电机也投入运行驱动。这种速度、力矩兼顾检测，决定前、后轮毂电机是否共同运行驱动的方式，进一步保证了前、后轮毂电机具有明确的分工，即在巡航状态完全由后轮毂电机在小力矩、高转速下工作，此时后轮毂电机必定运行于设计要求的理想状态，高效率运行；而爬坡等阻力增大情况下，前轮毂电机按理想设计状态自动投入运行，辅助后轮毂电机工作。结果，无论是巡航还是爬坡，轮毂电机均可得到高效率的应用，节省电能，从而进一步达到电机在大多数情况下运行于理想状态的实用新型目的。
图1为为本实用新型实施例一的电路框图。
图2为本实用新型实施例二的电路原理图。
具体来说，如图2所示，软起动电路主要由三极管T18、T19、T20及其外围阻容元件组成，其输入端OUT外接霍尔调速器的输出端。该电路可以避免电动车起动时速度和电流过冲。
后驱动控制器主要由无刷电机控制芯片IC1(MC33033)、驱动芯片IC6-IC8(IR2103)、场效应管T1-T6(IRF150)构成，软起动电路的输入端接IC1的输入端7脚，IC1的输出端1-6脚分别通过电阻接IC6-IC8的输入端1、2脚，IC6-IC8的三输出端5脚分别接后轮毂电机AM，3、5脚分别各接两场效应管。
后速度检测器由接后轮毂位置信号SA1、SB1、SC1的速度检测芯片IC2(MC33039)构成，速度比较器由比较芯片IC3(LM258)构成，前驱动开关由二级三极管T15、T16构成。后驱动控制器中IC1的速度信号输出端9、10、11脚分别接后速度检测器IC2的3、4、5脚，后速度检测器IC2的信号输出端1脚接速度比较器IC3的1脚，同时霍尔调速器的调速信号经软起动电路接速度比较器IC3的2脚，速度比较器IC3的比较信号输出端3脚经电阻和二极管接第一级开关三极管T15的基极。前驱动开关的输出端接前驱动控制器IC4开关受控端。
前驱动控制器主要由无刷电机控制芯片IC4(MC33033)、驱动芯片IC9-IC11(IR2103)、场效应管T7-T12(IRFZ440)构成，其连接关系与后驱动控制器类似，可以类推，FM为前轮毂电机。
前、后力矩检测器分别由串联电阻R03、R04和串联电阻R01、R02构成，力矩比较器由力矩比较芯片IC12(CA3140)和IC14(5G1555)构成，力矩差数放大器由另一比较芯片IC13(CA3140)构成。后力矩检测器R03、R04的力矩信号输出端接IC12的力矩信号输入端1脚，同时前、后力矩检测器R03、R04和R01、R02的力矩信号输出端分别接IC13的力矩信号输入端1脚，力矩比较芯片IC12通过IC14的2脚作为力矩比较器的放大信号输出端经电阻和二极管接第一级开关三极管T15的基极，力矩差数放大器IC13的输出端3脚通过电阻接第二级开关三极管T16的基极。
此外，图2中SC为分别接IC1、IC4的刹车信号，SD为实现前、后驱动手工控制的手动切换开关。
工作时，IC1和IC2构成速度闭环体系，IC1接收到霍尔调速器的速度电压信号和由后轮毂电机转子位置信号，可以完成起动、加速、减速、运转、停车等控制，并与IC6-IC8、T1-T6组成伺服环节，实现对后轮毂电机的供、停电控制。其控制过程为来自霍尔调速手把的调速信号通过软起动电路传到IC1之后，执行对后轮毂电机AM的控制，IC2将根据转子位置信号得出的实际转速传给IC3，与软起动电路的给定信号比较。当实际转速小于给定值时，IC3输出信号打开开关三极管T15、T16，使前驱动控制器驱使前轮毂电机FM投入运行。
与此同时，来自后力矩检测器R01、R02的力矩信号传到IC12，与设定值比较，当检测力矩高于设定值的某一比较时，IC12输出电压下降，使IC14输出信号起动T15、T16，结果前驱动投入运行。
由于电动车轮的前、后车轮均投入运行时，速度同步并不意味着力矩相同，为了确保前、后电机无论单独驱动还是共同驱动均处于最佳工作状态，必须按照最佳分配比例分配力矩。当前、后力矩检测器输出的两力矩检测信号经力矩比较器进行线性放大后，与设定的分配比例进行比较，再输出修正偏差信号调整前驱动控制器，进而使前轮毂电机的输出力矩调整到最佳状态。换言之，当前、后驱动均投入运行后，为维持前、后驱动的力矩平衡关系，来自由前、后力矩检测器R03、R04和R01、R02的力矩信号在IC13中进行比较，IC3输出的线性信号可以调节前驱动开关中的T16，并由此达到调节前驱动控制信号大小、维持力矩平衡的目的。
实验证明，本实用新型的电动车辆节能电子电机智能动力装置由于打破了传统单驱动的思想禁锢，合理采用了智能化控制的双驱动，因此可以使电动车运行于最佳工作状态，节省电能，电机效率高，并具有车辆运行时安全性高、使用寿命长、噪音低等突出优点。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，例如将其应用于三轮、四轮等各种电动车上，或者将前、后主驱动的调换，诸如此类等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。
权利要求1.一种电动车辆节能电子电机智能动力装置，包括调速器，驱动控制器、轮毂电机，其特征在于还包括前、后速度检测器，速度比较器，所述驱动控制器和轮毂电机均有前、后两个，所述调速器的输出端分别接后驱动控制器及速度比较器输入端，所述前、后驱动控制器的控制输出端分别接前、后轮毂电机的受控端，所述后驱动控制器的速度信号输出端经速度检测器接速度比较器，所述速度比较器的比较信号输出端接控制前驱动控制器的前驱动开关。
2.根据权利要求1所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于还包括后力矩检测器和力矩比较器，所述后轮毂电机的力矩信号输出端接后力矩检测器，所述后力矩检测器的力矩信号输出端接力矩比较器，所述力矩比较器的放大信号输出端接所述前驱动开关。
3.根据权利要求2所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于还包括力矩差值放大器，所述前、后力矩检测器的检测信号输出端分别接力矩差值放大器，力矩差值放大器的信号输出端接所述前驱动开关。
4.根据权利要求2或3所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于所述调速器为霍尔调速器，其输出端经软起动电路分别接后驱动控制器及速度比较器输入端。
5.根据权利要求4所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于所述后驱动控制器主要由无刷电机控制芯片(IC1)MC33033、三只驱动芯片(IC6-IC8)IR2103、六只场效应管(T1-T6)IRF150构成，软起动电路的输入端接无刷电机控制芯片的输入端7脚，无刷电机控制芯片的输出端1-6脚分别通过电阻接三只驱动芯片的输入端1、2脚，三只驱动芯片的输出端4脚分别接后轮毂电机，3、5脚分别各接两场效应管。
6.根据权利要求5所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于所述后速度检测器由接后轮毂位置信号(SA1、SB1、SC1)的速度检测芯片(IC2)MC33039构成，速度比较器由比较芯片(IC3)LM258构成，前驱动开关由二级三极管(T15、T16)构成；所述后速度检测器(IC2)的信号输出端1脚接所述速度比较器(IC3)的1脚，同时霍尔调速器的调速信号经软起动电路接速度比较(IC3)的2脚，速度比较器(IC3)的比较信号输出端3脚经电阻和二极管接第一级开关三极管(T15)的基极。
7.根据权利要求6所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于所述前、后力矩检测器分别由串联电阻(R03、R04和串联电阻R01、R02)构成，所述力矩差数放大器由另一比较芯片(IC13)CA3140构成，前、后力矩检测器(R03、R04和R01、R02)的力矩信号输出端分别接所述比较芯片(IC13)的力矩信号输入端1脚，所述力矩差数放大器(IC13)的输出端3脚通过电阻接第二级开关三极管(T16)的基极。
8.根据权利要求7所述电动车辆节能电子电机智能动力装置，其特征在于所述力矩比较器由力矩比较芯片(IC12)CA3140和(IC14)5G1555构成，后力矩检测器(R03、R04)的力矩信号输出端接力矩比较芯片(IC12)的力矩信号输入端1脚，所述力矩比较芯片(IC14)的2脚作为力矩比较器的放大信号输出端经电阻和二极管接第一级开关三极管(T15)的基极。
专利摘要本实用新型涉及一种电动车辆电子电机动力装置，属于电动车辆技术领域。该装置包括调速器，前、后驱动控制器，前、后轮毂电机，前、后速度检测器，速度比较器，调速器的输出端分别接后驱动控制器及速度比较器输入端，前、后驱动控制器的控制输出端分别接前、后轮毂电机的受控端，后驱动控制器的速度信号输出端经速度检测器接速度比较器，速度比较器的比较信号输出端接前驱动开关。理论和实验均表明，本实用新型的电动车辆节能电子电机智能动力装置节省电能，电机效率高，并具有安全性高、受用寿命长、噪音低的优点。
文档编号B60K1/02GK2584440SQ02257778
公开日2003年11月5日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者谢永良, 余富宝, 何石恩 申请人:苏州市永良电子有限责任公司