專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)車(chē)輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)車(chē)輛(electric motor vehicle)，并且更特別地，涉及適合用作休閑車(chē)(resort car)和高爾夫球車(chē)(golf car)的低速電動(dòng)機(jī)車(chē)輛。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)車(chē)輛(electrical vehicle)通常包含換向器電動(dòng)機(jī)(brushed motor)變速箱系(gearbox train)，并且為了運(yùn)行而要求大量的電池組。使用變速箱系將動(dòng)能從電動(dòng)機(jī)傳遞給四個(gè)車(chē)輪，引起效率的損失。有時(shí)候，在傳遞給車(chē)輛的車(chē)輪之前，損失多達(dá)50%的輸入電動(dòng)機(jī)的功率。過(guò)去已開(kāi)發(fā)出包含軸內(nèi)(iniheel)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)車(chē)輛，其已試圖克服功率損失以及與傳統(tǒng)電驅(qū)動(dòng)系有關(guān)的效率降低的問(wèn)題。盡管該軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)已降低了功率損失并且更有效率，但是該車(chē)輛具有與其相關(guān)的問(wèn)題，即，不良抓地性能。該車(chē)輛在路面上的不良表現(xiàn)的原因在于，其所謂的“非簧載質(zhì)量”(“un-sprimg mass")的增加。具有懸架(suspension)的地面車(chē)輛的非簧載質(zhì)量是懸架、車(chē)輪或履帶(如適用) 和其他直接與它們連接的組件的質(zhì)量。主體和其他由懸架支撐的組件的質(zhì)量是簧載質(zhì)量。非簧載質(zhì)量包括以下組件的質(zhì)量，例如，輪軸、輪軸承、輪胎、彈簧、減震器和懸架連桿 (suspension link)0隨著車(chē)輛的非簧載質(zhì)量增加，當(dāng)車(chē)輛在不平坦的路面上行駛時(shí)，輪胎的接觸力波動(dòng)，這導(dǎo)致抓地特性下降。當(dāng)使用軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)代替中心電動(dòng)機(jī)時(shí)，在非簧載和簧載質(zhì)量上的效應(yīng)加倍。首先， 因?yàn)樵瓉?lái)擱置在懸掛底盤(pán)上的電機(jī)和變速器從底盤(pán)被移除，所以車(chē)輛的簧載質(zhì)量降低。其次，因?yàn)檩S內(nèi)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在主軸上，主軸連接至被稱(chēng)為“豎立件”或 “轉(zhuǎn)向節(jié)”的部件，后者是車(chē)輛車(chē)輪周?chē)牟考?，?dāng)安裝軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)時(shí)，車(chē)輛的非簧載質(zhì)量增加，因此降低了車(chē)輛的抓地特性。由于與軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)有關(guān)的大的非簧載質(zhì)量，該車(chē)輛的抓地性能以及隨之發(fā)生的安全性受到嚴(yán)重危及。即使當(dāng)車(chē)輛主體的質(zhì)量(即所謂的“簧載質(zhì)量”)小，當(dāng)使用軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)時(shí)，該車(chē)輛的抓地特性也降低。結(jié)果，雖然具有優(yōu)良的空間效率以及優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)力傳輸效率的軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)車(chē)輛是非常吸引人的電動(dòng)車(chē)，其也很少被使用。在美國(guó)專(zhuān)利N0. 7，306，065中提供了用于克服在將軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)引入車(chē)輛替代中心安裝的電動(dòng)機(jī)時(shí)增加的簧載質(zhì)量的問(wèn)題的嘗試，其公開(kāi)了一種用于安裝軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)和軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法，該軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)和軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)兩者都能夠減少車(chē)輛的輪胎接觸力波動(dòng)，以提高車(chē)輛的抓地性能，從而克服較早技術(shù)中的上述問(wèn)題。然而，發(fā)明人解決該問(wèn)題的方式是，引入非常復(fù)雜和精密的主動(dòng)懸架部件，該組件持續(xù)監(jiān)控由于地形和懸掛底盤(pán)而施加在車(chē)輪上的壓力，從而通過(guò)主動(dòng)懸架部件的使用而補(bǔ)償壓力的不同。該方法增加了復(fù)雜性并增加了制造軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)車(chē)輛的成本。
由非簧載質(zhì)量引起的問(wèn)題導(dǎo)致車(chē)輪與地面之間引入了可變力。這能夠?qū)е萝?chē)輪在制動(dòng)時(shí)抱死，或者甚至在最小加速度下自旋(打滑，spin)，并且在大加速度下尤為如此。這種抱死和自旋進(jìn)一步成為普通電動(dòng)機(jī)車(chē)輛工業(yè)經(jīng)歷的不良抓地的原因。本發(fā)明已確定，通常通過(guò)降低軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量以及降低車(chē)輛非簧載質(zhì)量，可以設(shè)計(jì)出一種使用軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)的車(chē)輛，而不使用主動(dòng)懸架且其具有可接受的抓地特性。具體地，已發(fā)現(xiàn)，具有安裝在傳統(tǒng)懸架部件上的軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)的高爾夫球場(chǎng)車(chē)輛或休閑車(chē)輛能夠充分保持抓地操作，并且提供可接受的抓地特性。如下文將描述，如果在大約為450kg重的高爾夫球場(chǎng)車(chē)輛或休閑車(chē)輛中使用重達(dá)7kg的軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)(其提供高達(dá)IKW的動(dòng)力輸出)， 其特性將足夠勝任遇到的大多數(shù)路況。然而，如果路況或其他表面條件形成對(duì)該車(chē)輛的挑戰(zhàn)，例如碎石路表面或丘陵地帶，則本發(fā)明提供了主動(dòng)控制系統(tǒng)，其在不需要提供主動(dòng)懸架的情況下產(chǎn)生良好的抓地特性。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在配備有軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車(chē)輛中提供防抱死制動(dòng)、主動(dòng)牽引控制和電子差動(dòng)速度控制時(shí)，其克服了先前記錄的與非簧載質(zhì)量有關(guān)的問(wèn)題，而不需要提供主動(dòng)懸架部件。高爾夫球場(chǎng)車(chē)輛或休閑車(chē)輛尺寸相當(dāng)小，并且通常缺少例如車(chē)頂、車(chē)窗和車(chē)門(mén)這樣的組件。通常，該車(chē)輛一般大約4英尺(1.2m)寬X8英尺(2. 4m)長(zhǎng)X6英尺(1.8m)高， 并且重量為900磅(410kg)至1000磅(450kg)(其重于公路車(chē)輛的一半)。裝備有軸內(nèi)電動(dòng)機(jī)的這種車(chē)輛將最多具有30kph的最大速度，該速度作為以下車(chē)輛是綽綽有余的(a)高爾夫球場(chǎng)車(chē)；(b)休閑車(chē)；(c) CBD/地下鐵道車(chē)輛；(d)用于運(yùn)送收費(fèi)載重(例如景觀(guān)材料)的多用途車(chē)輛(utility car)；(e)工廠(chǎng)或工作室的車(chē)輛；(f)機(jī)場(chǎng)周邊活動(dòng)區(qū)的車(chē)輛。因此，雖然將參考“高爾夫球場(chǎng)車(chē)輛和休閑車(chē)輛”描述本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，該術(shù)語(yǔ)適用于相對(duì)小尺寸和重量的任何車(chē)輛，該車(chē)輛主要關(guān)注低速短距離地運(yùn)輸人員或其他載重。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了電動(dòng)機(jī)車(chē)輛，其沒(méi)有任何主動(dòng)懸架部件、變速箱、 差動(dòng)器或其他機(jī)械傳動(dòng)的組件，該高爾夫球場(chǎng)車(chē)輛或休閑車(chē)輛包含⑴底盤(pán)；(ii)至少一對(duì)附接至底盤(pán)的一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組件，其具有傳統(tǒng)的包括彈簧和減震器的懸架部件；(iii)電池組，其由底盤(pán)承載，并且向一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件供電；以及(iv)控制系統(tǒng)，其用于相對(duì)于其他一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件獨(dú)立地操作每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件，控制系統(tǒng)包括主控制器和單獨(dú)的從屬控制器，主控制器連接至電池組，而從屬控制器連接至電池組和每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件并連接至主控制器。
優(yōu)選地，每個(gè)一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組件都提供高達(dá)IKW的動(dòng)力，并且重量在5kg至7kg之間。在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選形式中，車(chē)輛的控制系統(tǒng)提供以下功能的至少一項(xiàng)(a)防抱死制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪使用防抱死制動(dòng)而不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，以便車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選形式中，主控制器和從屬控制器在運(yùn)行中結(jié)合在一起，從而提供以下所有的功能(a)防抱死制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪使用防抱死制動(dòng)而不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，以便車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；以及(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了電動(dòng)機(jī)車(chē)輛，其沒(méi)有任何主動(dòng)懸架部件、變速箱、 差動(dòng)器或其他機(jī)械傳動(dòng)部件，包含(i)底盤(pán)；(ii)至少一對(duì)安裝在底盤(pán)上的一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組件，其具有傳統(tǒng)的包括彈簧和減震器的懸架組件；(iii)電池組，其由底盤(pán)承載，并且向一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件供電；(iv)控制系統(tǒng)，其用于相對(duì)于其他一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件而獨(dú)立地操作每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件，控制系統(tǒng)包含主控制器和單獨(dú)的從屬控制器，主控制器連接至電池組，而從屬控制器連接至電池組和每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件并連接至主控制器，主控制器和從屬控制器在運(yùn)行中結(jié)合在一起，以提供以下功能中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)(a)防抱死制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪使用防抱死制動(dòng)而不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，以便車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。在本發(fā)明該方面的優(yōu)選形式中，主控制器和從屬控制器在運(yùn)行中結(jié)合在一起，以提供以下所有的功能(a)防抱死制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪使用防抱死制動(dòng)而不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，以便車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；以及(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。


圖1是本發(fā)明的一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組件的側(cè)視圖，其用于低速車(chē)輛；圖2是圖1中所示的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件的平面圖；圖3是電動(dòng)機(jī)車(chē)輛的平面圖，其包含前部的一對(duì)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件， 以及后部的一對(duì)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件；圖4是圖3中所示車(chē)輛的側(cè)視圖；圖5是包含在圖3和圖4中所示車(chē)輛中的控制系統(tǒng)的示意圖6是電池組、超級(jí)電容器和控制系統(tǒng)的示意圖；圖7是主控制器和從屬控制器的邏輯圖；圖8是控制系統(tǒng)的從屬處理器的方框圖，該圖用文字進(jìn)行注釋?zhuān)芮宄粓D9是控制系統(tǒng)的從屬控制器的邏輯圖；圖10是防抱死制動(dòng)的邏輯圖；圖11是主動(dòng)牽引控制的邏輯圖；以及圖12是電子差動(dòng)器的邏輯圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示的一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組件10具有輪軸11，輪軸11適于通過(guò)傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架而附接于圖3和圖4中所示的車(chē)輛，該被動(dòng)懸架由圖2中所示的彈簧和減震器(常常稱(chēng)為吸震器)12組成。定子13不可旋轉(zhuǎn)地安裝在輪軸11上，定子13具有多個(gè)作為三相繞組連接的場(chǎng)線(xiàn)圈(field coil) 14，其適于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。輪轂15可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輪軸11上并且具有外輪緣16。輪胎17安裝在輪緣16的外圓周上，而多個(gè)旋轉(zhuǎn)永磁體18安裝在輪緣的內(nèi)圓周上，與定子的場(chǎng)線(xiàn)圈14互相對(duì)準(zhǔn)，以便由此被可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。圖3和圖4中所示的低速電動(dòng)車(chē)輛20具有底盤(pán)21，前部的一對(duì)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件22和后部的一對(duì)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件22安裝在底盤(pán)21上。電池組24安裝在車(chē)輛20的前部。然而，電池組M可位于車(chē)輛20上的其他位置。在車(chē)輛20的后部具有靈活的行李空間25，行李空間25在后排座位沈之下。行李空間25可選地由托盤(pán)四延伸，托盤(pán)四可通過(guò)折疊或滑動(dòng)而移動(dòng)。前排座位27具有用于后排乘客的腳的凹進(jìn) 28。在該情況下，車(chē)輛重約450kg。圖5中所示的控制系統(tǒng)30包括主控制器31和從屬控制器32，從屬控制器32連接至一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件22和23中的每一個(gè)。控制系統(tǒng)也包括前燈控制器33、儀表控制器(instrument controller) ；34和后燈控制器；35。如圖6中所示，電池組M連接至控制器25，控制器25進(jìn)而通過(guò)從屬控制器32而向一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件22和23提供動(dòng)能。一旦剎住車(chē)輪電動(dòng)機(jī)組件22和23，電流就通過(guò)線(xiàn)路38返回電池組24，并且在該情況下，通過(guò)線(xiàn)路36到達(dá)超級(jí)電容器27，后者也能夠通過(guò)控制器39而向電池和/或一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件22和23供電。圖7是主控制器和從屬控制器的邏輯圖。對(duì)于主控制器，有許多必須實(shí)時(shí)控制的同步輸入。這些輸入由控制器接收并處理，并且指令通過(guò)通信線(xiàn)路而發(fā)送至從屬控制器。從屬控制器試圖執(zhí)行這些要求，并且將關(guān)于針對(duì)每個(gè)車(chē)輪收集的不同統(tǒng)計(jì)資料的信息反饋至主控制器。該信息進(jìn)一步由主控制器接收并處理，并且可產(chǎn)生將被發(fā)送至每個(gè)從屬控制器的新的指令。圖8是控制系統(tǒng)從屬控制器的方框圖。從屬控制器使用智能微控制器，智能微控制器包括中心處理單元、易失性?xún)?nèi)存(volatile memory)或非易失性?xún)?nèi)存以及許多子系統(tǒng)， 用于處理所有的輸入和輸出功能。目前的裝置使用來(lái)自美國(guó)的微芯片PIC16F883 28-pin 微控制器。來(lái)自微控制器的輸出被傳送至功率晶體管控制器，功率晶體管控制器進(jìn)而控制功率晶體管的快速開(kāi)關(guān)。功率晶體管在幾微秒內(nèi)進(jìn)行開(kāi)和關(guān)，并且允許接通或斷開(kāi)超過(guò)40 安培的電流，而不產(chǎn)生顯著的熱量。六個(gè)功率晶體管直接連接至三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，并且執(zhí)行與換向器直流電動(dòng)機(jī)的電刷和整流器等效的功能。與換向器直流電動(dòng)機(jī)中的機(jī)械機(jī)構(gòu)相比，該類(lèi)型電子控制的效率顯著提高運(yùn)行效率。目前配置的功率晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其在整個(gè)電動(dòng)機(jī)車(chē)輛工業(yè)中普遍用在控制系統(tǒng)中。全部過(guò)程由作為固件包含在微控制器中的計(jì)算機(jī)軟件控制。圖9是控制系統(tǒng)的從屬控制器的邏輯圖，其在通電后識(shí)別初始化順序。該識(shí)別通常包含一些形式的自檢以及基本初始化?；狙h(huán)檢測(cè)啟動(dòng)和停止的需要，并且提供軟啟動(dòng)序列，其被設(shè)計(jì)成，確保電流不立即流進(jìn)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)實(shí)際上對(duì)于電池呈現(xiàn)短路的情況。當(dāng)使用鋰離子電池時(shí)，該短路對(duì)電池壽命和車(chē)輛距離具有有害的影響，通過(guò)控制在啟動(dòng)時(shí)的電流流入，從而變得可以使用這些現(xiàn)代高效率和高電荷密度的電池。運(yùn)行中，從屬控制器從霍爾傳感器接收信號(hào)，該傳感器精確識(shí)別每個(gè)場(chǎng)線(xiàn)圈相對(duì)于永磁體的定位?；魻杺鞲衅鳡顟B(tài)的每次改變都要求功率晶體管根據(jù)教科書(shū)中出版的邏輯表而被轉(zhuǎn)換為一種新的構(gòu)造。從屬控制器在與主控制器通信的同時(shí)控制其他所有的活動(dòng)，從而獲得為每個(gè)車(chē)輪具體指定的指令，并且根據(jù)包含在軟件中的規(guī)則而將材料傳輸回主控制器。圖10是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的邏輯圖，該系統(tǒng)可被包含到車(chē)輛的控制系統(tǒng)中。從屬控制器檢測(cè)主控制器是否要求其向車(chē)輪施加制動(dòng)邏輯。還已知所需的制動(dòng)施力是多少，并且使用適當(dāng)?shù)恼伎毡?duty-factor)的脈沖來(lái)控制功率晶體管的切換。如果車(chē)輪開(kāi)始慢于要求的轉(zhuǎn)動(dòng)或失速，可調(diào)整這些脈沖，以便確保車(chē)輪不比主控制器要求的速度更慢地行駛。這確保了當(dāng)不均勻的制動(dòng)導(dǎo)致不穩(wěn)定和不良抓地時(shí)，繞著車(chē)輛均勻地制動(dòng)。圖11是主動(dòng)牽引控制的邏輯圖，該控制可被包含到車(chē)輛的控制系統(tǒng)中。其與圖10 中所示的防抱死制動(dòng)邏輯相反?？刂破髡{(diào)整功率晶體管上的脈沖，從而確保車(chē)輪的行駛不比主控制器要求的行駛更快。如果車(chē)輪確實(shí)行駛地更快或自旋，其將在車(chē)輛穩(wěn)定性和抓地上發(fā)生不利作用，并且能夠引起車(chē)輛行駛所在的地形的嚴(yán)重破壞。圖12是電子差動(dòng)器的邏輯圖，該電子差動(dòng)器可被包含到車(chē)輛的控制系統(tǒng)中。在提取來(lái)自從屬控制器的信息的過(guò)程中，主控制器能夠檢測(cè)以下問(wèn)題，即，內(nèi)側(cè)車(chē)輪(或四輪驅(qū)動(dòng)情況下的車(chē)輪)開(kāi)始行進(jìn)且速度持續(xù)慢于其他車(chē)輪或者慢于那些開(kāi)始以成比例地加速的車(chē)輪。如果檢測(cè)出上述問(wèn)題，則主控制器向從屬控制器發(fā)送指令，以允許該速度改變。類(lèi)似地，如果轉(zhuǎn)向已完成，其能夠被探測(cè)，則差動(dòng)速度調(diào)整的需要被消除，然后從屬控制器回復(fù)正常一致速度控制。在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件包括稀土磁體和一體形成的電路電動(dòng)機(jī)控制器。每個(gè)電動(dòng)機(jī)都能夠達(dá)到大約90%的效率，并且提供驅(qū)動(dòng)車(chē)輛20的所有四個(gè)車(chē)輪的能力，同時(shí)沒(méi)有任何變速箱、差動(dòng)器或其他傳輸部件。在該情況下，目前的電動(dòng)機(jī)為HBS36R/F和HBS48R/F輪轂電動(dòng)機(jī)，其來(lái)自中國(guó)廣州Golden Motor Technology有限公司。該電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)用于雙叉自行車(chē)(double-fork bicycle)，并且僅有一側(cè)針對(duì)附接部分而更改。該電動(dòng)機(jī)使用36或48伏電壓，通常具有 350rpm的最大速度。啟動(dòng)扭矩接近最大扭矩，而輸出功率大約在500瓦特至1000瓦特之間。因?yàn)楹芨叩碾妱?dòng)機(jī)效率、限制啟動(dòng)電流的電子控制、由傳輸造成的任何能量損失的去除以及使用用于制動(dòng)和加速的電動(dòng)機(jī)，所以可以顯著地減小電池組的尺寸，并且可使用高效率電池組，例如，鎳金屬氫化物電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池。優(yōu)選地，該電池(組)為磷酸鋰鐵(LFP)電池(鋰離子電池的一種最新形式)，其目前也來(lái)自Golden Motor。然而，現(xiàn)在有很多LFP電池的來(lái)源?，F(xiàn)有的控制器不包含多輪運(yùn)行所要求的特征，例如防抱死制動(dòng)、主動(dòng)牽引控制和電子差動(dòng)，但是包括再生制動(dòng)。在該情況下，控制電路(circuitry)使用基于8_bit數(shù)據(jù)的14_bit控制器，其通常被稱(chēng)作14-bit微控制器和電動(dòng)機(jī)控制集成電路?？刂齐娐房梢彩褂?-bit和16-bit微控制器。該電路以休閑或高爾夫球類(lèi)的車(chē)輛所要求的方式，以?xún)蓚€(gè)車(chē)輪或四個(gè)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)構(gòu)造而控制三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)?？刂齐娐愤m于通過(guò)驅(qū)動(dòng)四個(gè)功率晶體管啟動(dòng)并且然后在不同速度下運(yùn)行車(chē)輪。在切換晶體管期間產(chǎn)生的少量熱在車(chē)輛內(nèi)部消散。典型的300mm直徑的電動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生超過(guò)IKW的動(dòng)能，如不包括輪緣、輪胎和制動(dòng)裝置，重量為5kg至Ag之間。一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件在啟動(dòng)時(shí)不消耗過(guò)多的電流， 并且能夠跨越很廣的速度范圍以高于85%的效率運(yùn)行。在通常的時(shí)停時(shí)開(kāi)的條件下(其對(duì)于高爾夫球場(chǎng)車(chē)輛或休閑車(chē)輛的典型的)，該一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件比換向器電動(dòng)機(jī)變速箱系的效率高400 %。本發(fā)明的電動(dòng)車(chē)輛提供了很多優(yōu)點(diǎn)，包括四輪驅(qū)動(dòng)和前輪驅(qū)動(dòng)，這使車(chē)輛在潮濕的天氣對(duì)高爾夫球場(chǎng)損害較少，并且更能夠在沒(méi)有優(yōu)良的草坪和車(chē)徑的普通休閑活動(dòng)中使用。本發(fā)明中還具有設(shè)計(jì)自由，并且將電動(dòng)機(jī)、電池和變速器從位于傳統(tǒng)高爾夫小車(chē)座位下移除，允許短軸距車(chē)(short wheel base car)運(yùn)送四位面向前的乘客。在休閑環(huán)境中，小而輕重量的電池能夠在具有GPS的車(chē)輛的任何停車(chē)地方更換， 并且向基地返回通信信息，提醒休閑工作人員車(chē)輛的位置，以及剩余電池電量。能夠使用具有與巨大、沉重的鉛酸電池相同總成本的現(xiàn)代電池，在正常運(yùn)行中提供實(shí)際上是無(wú)限的電池壽命。鋰離子和鋰聚合物電池具有超過(guò)2000次深度循環(huán)充電、以及 5000次淺循環(huán)充電的壽命。在典型的高爾夫球場(chǎng)應(yīng)用中，其提供大約為6年的電池壽命，其使得維護(hù)和服務(wù)中斷的顯著降低。本發(fā)明移除了作為主制動(dòng)裝置的傳統(tǒng)制動(dòng)器，并且從車(chē)輛上完全移除了變速器。 而其引入防抱死制動(dòng)、主動(dòng)牽引控制和通過(guò)電子控制的差動(dòng)車(chē)輪速度，該電子控制通過(guò)電子從屬和主控制器的結(jié)合而施加在一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件上。使用密碼或其他安全控制能夠調(diào)整控制系統(tǒng)，從而控制最大速度，以便允許車(chē)輛由少年使用。控制系統(tǒng)也可包括再生制動(dòng)，其允許通過(guò)施加制動(dòng)而有效地給電池充電，甚至進(jìn)一步增加電池的壽命和/或減小電池的尺寸和重量。電池可由通用的插座充電(GPO)，該插座位于使用車(chē)輛的所有區(qū)域中，包括公寓或休閑房間附近。電池也可由太陽(yáng)能電池充電，或者由位于車(chē)輛上的其他替代能量源來(lái)充電。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，在設(shè)計(jì)和構(gòu)造上可詳細(xì)地做出各種更改。工業(yè)適用性本發(fā)明的低速電動(dòng)機(jī)車(chē)輛作為休閑車(chē)或高爾夫球場(chǎng)車(chē)具有特別的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)車(chē)輛，所述電動(dòng)機(jī)車(chē)輛不具有任何主動(dòng)懸架部件、變速箱、差動(dòng)器或其他機(jī)械傳動(dòng)部件，所述車(chē)輛包括⑴底盤(pán)；( )至少一對(duì)安裝在所述底盤(pán)上的一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)組件，所述底盤(pán)具有傳統(tǒng)的包括彈簧和減震器的懸架部件；(iii)電池組，所述電池組由所述底盤(pán)承載，并且向所述一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件供電；以及(iv)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于操作每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件且所述操作相對(duì)于其他一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件中的每個(gè)是獨(dú)立的，所述控制系統(tǒng)包括連接至所述電池組的主控制器以及連接至所述電池組和所述一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件中的每個(gè)及所述主控制器的單獨(dú)的從屬控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛，其中，每個(gè)一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)組件提供高達(dá)IKW的動(dòng)力，并且在不包括輪緣、輪胎和制動(dòng)器的情況下，重量在5kg至7kg之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車(chē)輛，其中，所述車(chē)輛的主控制器和從屬控制器在運(yùn)行中結(jié)合在一起，以提供以下功能中的至少一項(xiàng)(a)防抱死制動(dòng)，使得制動(dòng)時(shí)車(chē)輪不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，使得車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)輛，其中，所述主控制器和從屬控制器在運(yùn)行中結(jié)合在一起，以提供以下所有功能(a)防抱死制動(dòng)，使得制動(dòng)時(shí)車(chē)輪不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，使得車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車(chē)輛，其中，所述控制系統(tǒng)提供再生制動(dòng)，并且其中，所述電池組連接至電能存儲(chǔ)裝置，并且在再生制動(dòng)期間，作為所述車(chē)輛的制動(dòng)功能的一部分，能量被供給至所述電能存儲(chǔ)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車(chē)輛，其中，有兩對(duì)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件，S卩，前部的一對(duì)和后部的一對(duì)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的車(chē)輛，其中，所述車(chē)輛能夠達(dá)到最大僅為30kph 的速度。
8.一種電動(dòng)機(jī)車(chē)輛，所述電動(dòng)機(jī)車(chē)輛不具有任何主動(dòng)懸架部件、變速箱、差動(dòng)器或其他機(jī)械傳動(dòng)部件，所述車(chē)輛包含⑴底盤(pán)；( )至少一對(duì)安裝在所述底盤(pán)上的一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)組件，所述底盤(pán)具有傳統(tǒng)的包括彈簧和減震器的懸架部件；(iii)電池組，所述電池組由所述底盤(pán)承載，并且向所述一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件供電；以及(iv)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于操作每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件且所述操作相對(duì)于其他一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件中的每個(gè)是獨(dú)立的，所述控制系統(tǒng)包括連接至所述電池組的主控制器以及連接至所述電池組和所述一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件中的每個(gè)及所述主控制器的單獨(dú)的從屬控制器，所述主控制器和從屬控制器結(jié)合在一起以提供以下功能中的一項(xiàng)或多項(xiàng)(a)防抱死制動(dòng)，使得制動(dòng)時(shí)車(chē)輪不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，使得車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不打滑；(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車(chē)輛，其中，所述主控制器和從屬控制器在運(yùn)行中結(jié)合在一起，以提供以下所有功能(a)防抱死制動(dòng)，使得制動(dòng)時(shí)車(chē)輪不抱死；(b)主動(dòng)牽引控制，使得車(chē)輪在加速或正常運(yùn)行時(shí)不自旋；(c)電子差動(dòng)器，以便在拐角中，允許內(nèi)側(cè)車(chē)輪減速而外側(cè)車(chē)輪加速。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的車(chē)輛，其中，所述車(chē)輛具有兩對(duì)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件，即，前部的一對(duì)和后部的一對(duì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的車(chē)輛，其中，所述控制系統(tǒng)提供再生制動(dòng)，并且其中，所述電池組連接至電能存儲(chǔ)裝置，在再生制動(dòng)期間，作為所述車(chē)輛制動(dòng)功能的一部分，能量被供給至所述電能存儲(chǔ)裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的車(chē)輛，其中，所述車(chē)輛的重量約為450kg，并且每個(gè)一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)組件提供高達(dá)IKW的動(dòng)力，并且在不包括輪胎、輪緣和制動(dòng)器的情況下，重量在5kg至7kg之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的車(chē)輛，其中，所述車(chē)輛能夠行駛的最大速度僅為30kph。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)車(chē)輛(20)，其不具有任何主動(dòng)懸架部件、變速箱、差動(dòng)器或其他機(jī)械傳動(dòng)部件，其由以下組件組成底盤(pán)(21)；至少一對(duì)一體形成的車(chē)輪和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)組件(22、23)，其安裝在具有傳統(tǒng)懸架部件的底盤(pán)(21)上，該懸架部件包括彈簧和減震器。底盤(pán)(21)上的電池組(24)向一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件(22、23)供電；以及控制系統(tǒng)(30)，操作每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件(22、23)且該操作相對(duì)于其他一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件(22、23)中的每個(gè)是獨(dú)立的。控制系統(tǒng)(30)具有主控制器(31)和單獨(dú)的從屬控制器(32)，主控制器(31)連接至電池組(24)，從屬控制器連接至電池組(24)和每個(gè)一體形成的車(chē)輪和電動(dòng)機(jī)組件(22、23)并連接主控制器。
文檔編號(hào)B60L15/10GK102202932SQ200980141046
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者巴里·維斯特萊克 申請(qǐng)人:巴里·維斯特萊克, 約翰·漢森·博爾內(nèi)