一种轮毂电动系统与含有该系统的电动车的制作方法_2

文档序号:8817357阅读:来源:国知局
<φ<φτ/3状态的相应时间段,所述φ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Φτ为 转子单元绕轴切线方向与其所受电磁力方向重合状态所确定的Φ值。
[0034] 优选的,所述方法还包括校正步骤,所述校正步骤将φ为〇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。
[0035] 所述电源调制器1对电动装置3的驱动/制动通电的逻辑关系设置为或。
[0036] 优选的,所述输出电流控制步骤包括:
[0037] 1)驱动操控装置9a对电源调制器1无输入指令时,电源调制器休眠;
[0038] 2)驱动操控装置9a给出加速指令时,电源调制器1相应输出时序电流;
[0039] 3)当车速或通电频率达到设定的阈值时,所述的电源调制器断电。
[0040] 本实用新型还公开了所述电动车配置二次电池组的一种增程方法,该方法在电动 装置3运行中需要为二次电池组8b持续补充电能,或当二次电池组实时电压或残存容量值 低于所设定的阀值时,启用电能补充装置18为二次电池组补充电能。
[0041] 本实用新型针对轮毂电动系统的设计特点,对电源调制器植入优化的数控编程逻 辑,使之实现高效节电。所述轮毂电动系统应用于电动车可使用一次电池或二次电池,所述 的一次电池包括所有一次性放电的电池和各种燃料电池,例如锌空气电池、铝空气电池以 及氢转换电能等可提供一次性电能的装置;所述的二次电池包括所有放电后可反复充电的 电池,例如锂电池、铅电池、金属储氢电池等。鉴于目前电动车市场所配用二次电池的储能 密度较低,本实用新型针对这一技术现状设计了旨在对二次电池补充电能的增程系统,有 效解决电动车续行里程短的公知主要问题。
[0042] 本实用新型的优点在于:电动装置具有时序供电控制带来的节能效果,增程系统 可有效克服电动车续行里程短的主要问题,以此方案进行设计的轮毂电动系统结构简单、 组合多样化、成本低,有效适应高端节能电动车的设计要求。
【附图说明】
[0043] 图Ia是所述轮毂电动系统的一种基础结构示意图。
[0044] 图Ib是所述轮毂电动系统的一种机械本体透视结构示意图。
[0045] 图2a是转子单元在同轴转体的一种磁极设置示意图。
[0046] 图2b是转子单元在同轴转体的另一种磁极设置示意图。
[0047] 图3a是定子单元绕组两端连线设置为与同轴转体法线垂直的示意图。
[0048] 图3b是定子单元绕组两端连线设置为与同轴转体法线重合的示意图。
[0049] 图3c是定子单元凹型绕芯上部正对同轴转体内缘的结构示意图。
[0050] 图4a是转子单元在同轴转体上受力方向分解及动态夹角φ示意图。
[0051] 图4b是转子单元与定子单元处于同轴法线的状态示意图。
[0052] 图5a是电源调制器的基本工作逻辑示意图。
[0053] 图5b是一种实现电源调制器的数字技术逻辑的模块组合示意图。
[0054] 图5c是电源调制器增设电磁制动装置输入端的工作逻辑示意图。
[0055] 图6是电源调制器输出电流呈周期性通断的时序示意图。
[0056] 图7a是一个定子单元组合8个转子单元的一种局部结构示意图。
[0057] 图7b是同轴转体逆时针旋转对应的一种通断电时域示意图。
[0058] 图7c是一个定子单元组合8个转子单元的一种通电逻辑示意图。
[0059] 图7d是同轴转体顺时针旋转对应的一种通断电时域示意图。
[0060] 图8a是两个定子单元组合8个转子单元的一种局部结构示意图。
[0061] 图8b是12个定子单元组合12个转子单元的一种局部结构示意图。
[0062] 图9a是增程系统对二次电池组充电的一种逻辑控制结构示意图。
[0063] 图9b是增程系统对二次电池组充电的另一种逻辑控制结构示意图。
[0064] 图IOa是本实用新型应用于电动两轮车的一种局部结构示意图。
[0065] 图IOb是本实用新型应用于电动三轮车的一种局部结构示意图。
[0066] 图IOc是本实用新型应用于电动四轮车的一种局部结构示意图。
[0067] 附图标识:
[0068] 1、电源调制器;la、直流电源输入端;lb、时序电流输出端;lc、感应信号输入端; IcU驱动信号输入端;le、制动信号输入端;2、减速/变矩装置;3、电动装置;3a、定子单元; 3b、转子单元;3c、传感单元;3d、气隙;3e、同轴转体;4、车架;5、车轮;6、轮毂;7、轮轴;8、 电池组;9a、驱动操控装置;%、电磁制动装置;10、同轴法线;11、车轮切线;12、绕组两极方 向连线;17、逻辑充电装置;18、电能补充装置;φ、转子单元绕轴法线的动态夹角。
【具体实施方式】
[0069] 下面结合附图和实施例进一步对本实用新型进行详细说明。
[0070] 本实用新型所述的轮毂电动系统的机械结构包括轮毂6、减速/变矩装置2和电动 装置3,其中电动装置的同轴转体3e与轮毂同轴设置,两者之间通过减速/变矩装置传动, 一种减速/变矩装置同轴独立设置的基础结构如图Ia所示,其机械本体透视结构示意如图 Ib所示,其配两轮车的一种整体结构示意如图IOa所示。
[0071] 所述电动装置的定子单元由良导线环绕磁芯而成,其中良导线通常使用铜线或镀 铜铝芯线,磁芯为本领域技术人员公知的一种在外磁场作用下可产生更强附加磁场的磁介 质材料;所述转子单元的材料为磁钢、钕铁硼等一类本领域技术人员公知的永磁体,其自身 固有磁性且磁极方向不因外部磁场而改变;转子单元在同轴转体上设置时N/S磁极同向排 布,而不象常规技术采用的N/S磁极交替排布。
[0072] 参见图2a,同轴转体外缘设置一个转子单元,S极面向同轴转体内,同轴转体内设 置一个定子单元3a,两者运动相对的气隙3d足够小,如果定子单元通电的N极面向同轴转 体,则转子单元趋近通电的定子单元时,会受到吸引而使同轴转体加速运动;在另一个实施 例中,转子单元的S极逆时针方向运动相向定子单元,定子单元绕组通电的N极与其相对, 两者磁作用同样为相吸,如图2b所示;该定子单元电磁极与转子单元相吸关系设置是本实 用新型所述电动装置的基础模型。
[0073] 转子单元绕轴趋向通电的定子单元时,所受到的电磁力F可分解为同轴法线10方 向Fltl与切线11方向F n,如图4a所示,其中对转子单元绕轴有贡献的是切向作用力F11。转 子单元绕轴所受力与定子单元电磁场作用于同轴转体的区间相关,对绕芯为柱状或工字形 的定子单元,其电磁力线穿越气隙的最大区间,对应于电磁极两极连线12与同轴转体的相 应法线10垂直,如图3a所示;柱状或工字形绕芯亦可设置为电磁极的两极连线与同轴转体 的相应法线重合,如图3b所示,该设置方式通常为多个定子单元组合排布时选用;对于凹 型绕芯,其电磁力对转子单元的作用区间,位于凹型绕芯上部正对同轴转体的两端范围内, 如图3c所示。
[0074] 转子单元在同轴转体上绕轴时,其和轴所确定的法线与定子单元和轴所确定的法 线为一个动态夹角φ,其绕轴切线方向与通过气隙所受到电磁力F作用方向重合的状态为 一特殊点,此时夹角φ为定值φτ;转子单元所受电磁力的有效作用区间,位于以φ为〇状态 为基准的±φτ位置区间内(所述土根据同轴转体的旋转方向而相对定义)。当φ为0时, Fltl为最大值,F η为0,此时对转子单元绕轴无贡献,如图4b所示。F η和F 1(|为一对此消彼 长的运动变量,其理论强弱变换以φτ/2为分界点,在φ> φτ/2的状态以驱动力F11为主,在 φ<φτ/2的状态以制动力F1。为主。
[0075] 本实用新型轮毂电动系统的电动装置驱动技术方案为:电源调制器对应φτ/3<φ 彡φτ的状态时域通电,其余时域断电;当设计目标为节电时,优选2φτ/3彡φ彡φτ甚至 5φτ/6<φ<φτ对应的时域通电;当需要利用同轴转体的转动惯量时,优选φτ/2 彡φτ甚 个:φτ/3彡φ彡φτ对应的时域通电;因 φ在<φτ/2的状态以制动力F1。为主,在φ<φτ/3状态 通电已失去驱动旋转意义;该驱动电流的通断时域如图6所示,其中T1为通电时间,1~2和1^ 均为断电时间,(TJT2+!^)构成了时序驱动电流周期Τ。所述电动装置的制动技术方案为: 电源调制器对应1~ 2和T ^的部分时域或全部时域设置为通电,所述T 2为转子单元绕轴对应 0彡φ彡φτ/3的时域,所述Τ。为转子单元远离定子单元的相应时域,因(?在>屮丁/3状态存在 可观的切向力F n,对制动无益。
[0076] 上述电源调制器根据Ζφ状态对通、断电的控制,可近似变换为时序电流的相对 时间控制,因为电源调制器通过时序校准容易判知φ从φτ到φ为〇、即(?\+τ 2)的时间段,只 要设定!\与τ2的相对时间,即近似于对φ相应状态的通、断电时域控制;例如控制φ对应 φτ至φτ/2的时域通电,可近似设定为在(TJT2)的时间段起始1/2时域通电,之后1/2时域 断电;同理,当控制9对应φτ/3至0的时域通电,可近似设定为在(VT 2)的时间段起始2/3 时域断电,之后1/3时域通电;(?\+Τ2)是一个与同轴转体转速相关的量,以相对时间控制替 代对φ的状态控制在电动装置变速时会出现偏差,该偏差纠正有赖对电源调制器相应设计 程序进行时间校准。
[0077] 转子单元所受电磁力F方向是一个磁相互作用隐量,转子单元在同轴转体上绕轴 对应φτ的精确位置是一个与同轴转体圆弧度、气隙间距、定子单元绕芯形状及其排布等参 数相关的值,有多种理论模型,具体设计时应经实验校准。通常是运用ΦΤ和φ为〇的显态位 置作为传感装置判断电动装置内部相对位置的一种依据,电源调制器的工作逻辑可由常规 开关控制线路实现,也可采用CPU编程结
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