一种电动车用动力系统及其驱动、制动和电能补充方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动车用动力系统，包括电动装置、电池组和增程系统；所述电动装置包括电源调制器、减速/变矩装置、驱动操控装置、定体和转体；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上相间设置有若干转子单元；所述转子单元包括至少一个永磁体转子单元和至少一个导磁体转子单元；所述永磁体转子单元若干个在转体上设置的极向相同；所述定体为一个具有固定轴的机械圆盘，内部至少设置一个定子单元并安装在靠近转体的位置；所述定体与转体同轴设置，两者相对气隙不大于40mm；电源调制器通过驱动操控装置/电磁制动装置获取用户指令并相应输出时序电流，实现电动装置驱动/制动；所述的增程系统为电池组补充电能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动车的动力设计领域，特别涉及一种电动装置的机械设计及其时序电流的驱动、制动方法和配套电动车的增程设计方法。
技术介绍
电动自行车市场通常是配用安装在轮轴上的电动机，电动机设计为外转子形式，外转子通过辐条与车轮的轮圈机械固连，通过电动机转矩使车轮旋转。目前电动汽车业热点是开发乘用车的轮毂电机，特点是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，其并非新生事物，早在1900年，保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车。行业专家普遍认为，由于目前轮毂电机的结构除轮毂本体外，部件重量远远超出轮毂本体(一般包括轮毂电机、刹车盘、刹车卡钳、主动悬挂电机、悬架、减震弹簧等)，如果电动机不能呈倍数减磅，轮毂内装电机的技术意义很有限，现有电动机远远达不到轮毂内装电机的一般设计要求。图1a是一种传统4极永磁有刷直流内转子电机的结构示意图，永磁体13磁极沿定体5的内缘N/S交替对称排布、相距一定间隙14，若干绕组设置在转体6与永磁体相对的环形区域内，外供直流电通过机械接触式换向装置给绕组通电，即可在内部形成旋转磁场而使转体旋转，通过转轴输出动力。近年获得迅猛发展的永磁无刷直流电机，主要由电机本体、位置检测器和电源逆变控制器组成，永磁体一般设置在转体上、N/S磁极交替相距一定间隙排布，若干绕组设置在定体内，位置检测器和逆变器一起构成电子换向器取代机械接触式换向装置，绕组通电形成旋转磁场而使转体旋转。这种永磁无刷直流电机的主要问题是正弦波变形的近似度控制，其动力供电虽然采用PWQ技术调制，但在控制思想方法上受限于电动机内部旋转磁场的传统设计。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1b所示。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有电动车用直流电动机的缺陷，提供一种内部结构、供电方式有别于传统设计的电动装置，同时提供一种基于电动车的增程技术方案，系统结构简单，电动装置转矩大，工艺容易实现。本专利技术提供的一种电动车用的动力系统，所述动力系统包括电动装置13、电池组8和增程系统16；所述电动装置包括电源调制器1、减速/变矩装置2、驱动操控装置9a、定体5和转体6；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上相间设置有若干转子单元3b，所述转子单元包括至少一个永磁体转子单元3b1和至少一个导磁体转子单元3b2；所述永磁体转子单元若干个在转体上设置时，其极向相同；所述定体为一个具有固定轴的机械圆盘，内部至少设置一个定子单元3a并安装在靠近转体的位置；所述定体与转体同轴心设置，两者相对气隙3d不大于40mm；所述减速/变矩装置与转体同轴心设置；所述电池组为可重复多次充电使用的二次电池；所述电源调制器包括电源输入端1a、时序电流输出端1b和驱动信号输入端1d，电源输入端电连接电池组8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；所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的指令，并于相应时序对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装置实现驱动/制动。优选的，所述电源调制器的额定功率不超过18kW。所述电动装置的转子单元3b(3b1/3b2，包括永磁体转子单元3b1和导磁体转子单元3b2)相间设置于转体6上，其安装位置包括嵌合于转体的外缘、内缘、转体内部或与转体一体化设计制造，在不影响安装于转体的前提下不限形状；若干个转子单元3b1/3b2在转体6安装时优选均匀排布。优选的，所述电动装置的永磁体转子单元3b1若干个在转体6上同极向设置，包括N/S两极连线与转体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20度。优选的，所述电动装置的减速/变矩装置2包括若干齿轮组合，其传动输入端与转体机械固连，其传动输出端与电动装置外部的旋转装置机械固连；减速/变矩装置2独立设置，或与转体6一体化同轴设置于转体的外部。优选的，所述电动装置的定子单元3a由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其内部线圈绕组可任意串联、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；对外电连接的方式可以为两线或多线构成的回路；定子单元通电形成的电磁极设置为与永磁体转子单元3b1运动相向的极性相反。所述定子单元3a的绕芯排布或若干个组合，以其内部绕组通电穿过气隙3d的磁通量获得最大值为优选。优选的，所述电动装置还包括传感装置，所述传感装置包括若干能感应所述转子单元与定子单元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1c电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元；优选的，所述传感装置还包括定子单元的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定子单元磁芯的绕组以及由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。优选的，所述电动装置还包括电磁制动装置9b，所述电源调制器1还包括制动信号输入端1e，其电连接电磁制动装置，通过电磁制动装置获取用户的刹车指令并于相应时序对电动装置的定子单元的绕组输出电流。所述电动装置的驱动操控装置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。本专利技术中，所述电动装置的电源调制器将直流电源转换为时序电流，使电动装置中的定子单元被限定在电源调制器设定的时域周期性地通电和断电。本专利技术所述动力系统的增程系统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。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；优选的，所述增程系统16的电能补充装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车用动力系统，其特征在于，所述动力系统包括电动装置(13)、电池组(8)和增程系统(16)；所述电动装置包括电源调制器(1)、减速/变矩装置(2)、驱动操控装置(9a)、定体(5)和转体(6)；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上相间设置有若干转子单元(3b)，所述转子单元包括至少一个永磁体转子单元(3b1)和至少一个导磁体转子单元(3b2)；所述永磁体转子单元若干个在转体上设置时，其极向相同；所述定体为一个具有固定轴的机械圆盘，内部至少设置一个定子单元(3a)并安装在靠近转体的位置；所述定体与转体同轴心设置，两者相对气隙(3d)不大于40mm；所述减速/变矩装置与转体同轴心设置；所述电池组(8)为可重复多次充电使用的二次电池；所述电源调制器包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入端(1d)，电源输入端电连接电池组(8)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；所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的指令，并于相应时序对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装置实现驱动/制动。

【技术特征摘要】
1.一种电动车用动力系统，其特征在于，所述动力系统包括电动装置(13)、
电池组(8)和增程系统(16)；所述电动装置包括电源调制器(1)、减速/变矩装置
(2)、驱动操控装置(9a)、定体(5)和转体(6)；所述转体为一个具有转动轴的
环形机械圈，其上相间设置有若干转子单元(3b)，所述转子单元包括至少一个永磁
体转子单元(3b1)和至少一个导磁体转子单元(3b2)；所述永磁体转子单元若干个
在转体上设置时，其极向相同；所述定体为一个具有固定轴的机械圆盘，内部至少
设置一个定子单元(3a)并安装在靠近转体的位置；所述定体与转体同轴心设置，
两者相对气隙(3d)不大于40mm；所述减速/变矩装置与转体同轴心设置；所述电
池组(8)为可重复多次充电使用的二次电池；
所述电源调制器包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入
端(1d)，电源输入端电连接电池组(8)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；所述电源调制器通过驱动操
控装置获取用户的指令，并于相应时序对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装
置实现驱动/制动。
2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述电动装置(13)的减速
/变矩装置(2)由若干齿轮组合而成，其传动输入端与转体(6)机械固连，传动输
出端与电动装置外部的旋转装置机械固连；减速/变矩装置(2)独立设置，或与转体
(6)一体化同轴设置于转体的外部。
3.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述电动装置(13)的定子
单元(3a)由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其若干个组合得到的绕
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与所述永磁体转子单元3b1运动相向的极性相反。
4.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述电动装置(13)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(1c)
电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元。
5.根据权利要求4所述的动力系统，其特征在于，所述电动装置(13)的传感
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
组以及由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。
6.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述电动装置(13)还包括
电磁制动装置(9b)，所述电源调制器还包括制动信号输入端(1e)，其电连接电磁

\t制动装置，通过电磁制动装置获取用户的制动指令并于相应时序对电动装置的定子
单元(3a)的内部绕组输出电流。
7.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述增程系统(16)包括逻
辑充电装置(17)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，
申请(专利权)人：杭州磁控科技有限公司，刘粤荣，
类型：发明
国别省市：浙江;33