一種增程電動(dòng)車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)車的動(dòng)力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)裝置在車架和車輪分立設(shè)置的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)方法和電動(dòng)車的增程方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)自行車源于在腳踏自行車上加裝電源系統(tǒng)助力，滿足蹬自行車上坡助力的需求。隨著市場發(fā)展，新一代專用電機(jī)均具有體積小重量輕的優(yōu)點(diǎn)，其配備的電源控制器也力圖運(yùn)用開關(guān)電路，尤其是通過脈沖調(diào)制技術(shù)降低電機(jī)工作過程的無功損耗。目前電動(dòng)車的動(dòng)力技術(shù)發(fā)展主要有兩個(gè)方向，一是改進(jìn)電動(dòng)機(jī)專業(yè)制造技術(shù)，二是改善電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制，但這兩個(gè)方向在技術(shù)發(fā)展思路上都受到了較大局限，例如電機(jī)，市場普遍認(rèn)為技術(shù)已發(fā)展成熟，行業(yè)通常使用的電機(jī)大多屬于通用型，主要競爭集中在材料和人力成本的控制。又如電機(jī)控制，近年市場己普遍應(yīng)用PWQ技術(shù)、即占空比可變的脈沖電流來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，但控制思路通常仍建立在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組結(jié)構(gòu)不改變的基礎(chǔ)上，研發(fā)主流集中在傳統(tǒng)“倒相”所伴隨電流相位、電機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)相角帶來的相角位控制思想范疇，技術(shù)開發(fā)收益不盡人意。
[0003]近年來國內(nèi)外同行均試圖開發(fā)在輪沿設(shè)置原動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)輪，這一思想方法古來有之，中國古代已普遍使用水車，其工作原理并非在水車的輪軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)，而是沿水車輪頁的切線方向在合適的時(shí)間給予一杯水(一份勢能)，該杯水的下落勢能轉(zhuǎn)變成水車環(huán)繞軸心旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。但是，當(dāng)這一水車模型被平移到電動(dòng)車領(lǐng)域時(shí)，并未獲得預(yù)期的開發(fā)成功。例如市場上一種在車圈外緣設(shè)齒并安裝輸出軸帶齒電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車，通過齒輪傳遞電動(dòng)機(jī)的軸輸出動(dòng)力，這類設(shè)計(jì)雖有新意，但由于采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)和常規(guī)方式的動(dòng)力供電，其電能轉(zhuǎn)換效率與輪轂式電機(jī)類同，并且在車圈外緣設(shè)置電動(dòng)機(jī)會(huì)受到功率的限制。
[0004]續(xù)行里程短是現(xiàn)階段電動(dòng)車的軟肋，行業(yè)普遍認(rèn)為在高能量電池進(jìn)入商用前，靠增加電池?cái)?shù)量提升電動(dòng)車的續(xù)行里程不現(xiàn)實(shí)，因此目前汽車市場主流是發(fā)展油、電雙源混合車，其設(shè)計(jì)思想為:當(dāng)汽車起步或低速時(shí)使用電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，汽車達(dá)到某個(gè)速度閥值時(shí)變換為使用內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力，從而降低汽車在起步或低速時(shí)因燃油在內(nèi)燃機(jī)燃燒不完全引起的排氣污染；其技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征為:燃料箱19給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)20提供燃料輸出動(dòng)力；在此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上并行增加一套電連接電池組8的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)21，電動(dòng)機(jī)由電池組提供電能輸出動(dòng)力；兩路動(dòng)力通過油、電動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置22共用機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)23，將內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到輪轂上，這類雙源動(dòng)力的設(shè)計(jì)可稱之為油、電動(dòng)力并行系統(tǒng)，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有電動(dòng)車配用單元結(jié)構(gòu)電機(jī)供電方式局限于逆變電流方向的缺陷，提供一種在車架和車輪分立設(shè)置機(jī)械裝置、通過時(shí)序供電控制的電動(dòng)裝置，同時(shí)提供一種增程技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實(shí)現(xiàn)。
[0006]本實(shí)用新型提供的一種增程電動(dòng)車，所述電動(dòng)車包括電源調(diào)制器1、電池組8、增程系統(tǒng)16、驅(qū)動(dòng)操控裝置9a、車架4和至少一個(gè)車輪5 ;所述的電動(dòng)車至少一個(gè)車輪設(shè)置電動(dòng)裝置3 ;所述電動(dòng)裝置包括至少一個(gè)定子單元3a和至少一個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b ;所述定子單元安裝在靠近車圈6的車架4上；所述轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于車圈上且伴隨車輪旋轉(zhuǎn)，其與定子單元形成的周期性相對氣隙3d不大于70_ ；
[0007]所述電池組8為可重復(fù)多次充電使用的二次電池；
[0008]所述電動(dòng)車的電源調(diào)制器包括電源輸入端la、驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端Id和時(shí)序電流輸出端lb，所述電源輸入端電連接電池組8的正負(fù)極，時(shí)序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置9a ;所述電源調(diào)制器通過驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶的指令，并對定子單元的內(nèi)部繞組輸出電流。
[0009]優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過10KW。
[0010]所述轉(zhuǎn)子單元3b設(shè)置于車圈上的安裝位置包括轉(zhuǎn)子單元嵌合在車圈外緣、內(nèi)緣或內(nèi)部以及與車圈實(shí)行一體化設(shè)計(jì)制造；轉(zhuǎn)子單元在不影響安裝于車圈的前提下不限形狀；若干個(gè)轉(zhuǎn)子單元在車圈安裝時(shí)相間設(shè)置，優(yōu)選均勻排布。
[0011]優(yōu)選的，所述定子單元3a由至少一組良導(dǎo)線環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁芯而成，其內(nèi)部線圈繞組可任意串聯(lián)、并聯(lián)連接，或通過不同繞組之間引出中間抽頭組成多線外接回路；對外電連接的方式可以為兩線或多線構(gòu)成的回路；
[0012]優(yōu)選的，定子單元內(nèi)部繞組或若干定子單元組合通電形成的電磁極兩極連線12與車輪5的法線10垂直或重合，包括偏轉(zhuǎn)不超過25度角；
[0013]更優(yōu)選的，若干個(gè)定子單元可在靠近車圈6內(nèi)緣或外緣的車架部位任意組合排布，包括若干所述定子單元3a在車圈6兩側(cè)的車架4部位對稱安裝。
[0014]優(yōu)選的，所述電動(dòng)車還包括傳感裝置，所述傳感裝置包括若干能感應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元3b與定子單元3a相對位置的傳感單元3c ;所述傳感單元與所述電源調(diào)制器的傳感信號(hào)輸入端Ic電連接；所述電動(dòng)車至少對應(yīng)一個(gè)車輪5的內(nèi)緣或外緣設(shè)置傳感單元；所述的傳感單元，可根據(jù)控制精度要求在電動(dòng)車設(shè)置一個(gè)或多個(gè)；
[0015]更優(yōu)選的，所述傳感裝置還包括定子單元的內(nèi)部繞組，所述內(nèi)部繞組包括環(huán)繞定子單元磁芯的繞組以及若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。
[0016]優(yōu)選的，所述電動(dòng)車還包括電磁制動(dòng)裝置％，所述電源調(diào)制器I還包括制動(dòng)信號(hào)輸入端le，其電連接電磁制動(dòng)裝置％，通過電磁制動(dòng)裝置獲取用戶的剎車指令并于相應(yīng)時(shí)序?qū)﹄妱?dòng)裝置的定子單元的內(nèi)部繞組輸出電流。當(dāng)本實(shí)用新型電動(dòng)車需要運(yùn)用電動(dòng)裝置增加電磁制動(dòng)功能時(shí)，所述定子單元相應(yīng)設(shè)置于車圈內(nèi)緣的車架位置。
[0017]所述驅(qū)動(dòng)操控裝置9a可設(shè)置為常規(guī)旋轉(zhuǎn)把手式、推拉式操縱桿或其他任意手動(dòng)控制方式，包括外置為遙控。
[0018]本實(shí)用新型中，所述電源調(diào)制器將直流電源轉(zhuǎn)換為時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置中的定子單元被限定在電源調(diào)制器設(shè)定的時(shí)域周期性地通電和斷電。
[0019]本實(shí)用新型所述電動(dòng)車的增程系統(tǒng)16包括邏輯充電裝置17和電能補(bǔ)充裝置18 ；所述邏輯充電裝置的輸入端17a電連接電能補(bǔ)充裝置，其輸出端17b電連接電池組8的正負(fù)極；所述增程系統(tǒng)在設(shè)定的邏輯工作狀態(tài)為電池組補(bǔ)充電能。
[0020]優(yōu)選的，所述增程系統(tǒng)16的電能補(bǔ)充裝置18為材料任意的一次電池與控制裝置組合而成，所述的控制裝置至少包括一次電池啟動(dòng)裝置；
[0021]優(yōu)選的，所述增程系統(tǒng)16的電能補(bǔ)充裝置18為內(nèi)燃發(fā)電機(jī)與控制系統(tǒng)裝置組合而成；所述的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)至少包括內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述的控制系統(tǒng)裝置至少包括燃料箱19和內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)裝置；所述內(nèi)燃機(jī)的燃料任意；
[0022]更優(yōu)選的，所述增程系統(tǒng)16的電能補(bǔ)充裝置18由一次電池與控制裝置、內(nèi)燃發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)裝置兩者組合設(shè)置而成。
[0023]所述增程系統(tǒng)16的邏輯充電裝置17至少包括直流電充電裝置，可獨(dú)立設(shè)置，或?qū)⑵洳糠诌壿嫻δ芑蛉窟壿嫻δ芗捎陔娫凑{(diào)制器I內(nèi)；所述的邏輯充電裝置17的設(shè)計(jì)，亦可兼有一次電池的控制裝置或/和發(fā)電機(jī)的電路控制裝置的功能。
[0024]本實(shí)用新型所述電動(dòng)車包括一個(gè)輪或多個(gè)輪的電動(dòng)車以及電動(dòng)、腳踏兩用車；所述設(shè)置電動(dòng)裝置的車輪，包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
[0025]本實(shí)用新型還公開了一種前述電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)方法，該方法根據(jù)所述轉(zhuǎn)子單元3a和所述定子單元3b的位置關(guān)系通過電源調(diào)制器I輸出時(shí)序電流控制車輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0026]所述時(shí)序根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義，所述時(shí)序電流根據(jù)定子單元電磁場在車圈上的有效作用區(qū)間結(jié)合車輪上的轉(zhuǎn)子單元個(gè)數(shù)而設(shè)置若干個(gè)通斷周期T，每個(gè)通斷周期T包括供電時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于30度< Θ <90度相應(yīng)的時(shí)間段，Z Θ為轉(zhuǎn)子單元在車輪上繞軸所受定子單元電磁場吸引力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角；所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器I不輸出電流。
[0027]優(yōu)選的，所述供電時(shí)域的電流不限波形、頻率及占空比。
[0028]優(yōu)選的，所述通電時(shí)域T1內(nèi)初始的電流、電壓或定子單元的磁通強(qiáng)度由傳感裝置獲取行車速度實(shí)時(shí)值結(jié)合驅(qū)動(dòng)操控裝置9a給出的指令而調(diào)整。
[0029]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟；所述校正步驟為將定子單元與轉(zhuǎn)子單元周期性隔氣隙相對、處于同一法線的狀態(tài)(Z Θ為O)作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與上次轉(zhuǎn)子單元前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，從而獲知旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間和車速，并控制輸出電流。
[0030]本實(shí)用新型還公開了所述電動(dòng)車的制動(dòng)方法，該方法根據(jù)所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元、轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同一法線相對(Z Θ為O)以及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一個(gè)時(shí)域中，通過操控電磁制動(dòng)裝置9b使電源調(diào)制器I輸出時(shí)序電流控制車輪制動(dòng)；
[0031]所述時(shí)序根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義；所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元為O < Θ < 30度相應(yīng)的時(shí)間段，Z Θ為轉(zhuǎn)子單元在車圈上繞軸所受定子單元電磁場吸引力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角。
[0032]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟，所述校正步驟將Θ為O作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，通過傳感裝置獲知轉(zhuǎn)子單元趨近/相對/遠(yuǎn)離定子單元的位置狀態(tài)。
[0033]所述電源調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)通電和制動(dòng)通電的邏輯關(guān)系設(shè)置為或。
[0034]優(yōu)選的，所述輸出電流控