[发明专利]一种轮毂连体电动装置及其驱动、制动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车的电源动力设计领域，具体涉及一种电动装置的结构和驱动、 制动方法，包括周期性通断电流、时序供电幅值变换的电源调制方法。

背景技术

目前市场上的电动车主要是两轮车，我国电动两轮车的市场保有量已达到1.5 亿辆以上；除了两轮车，近年电动三轮车也迅速兴起，据行业情报披露2013年已逾 1000万辆，区域用的低速电动四轮车市场也获得了长足发展。

电动车所配用的电动机目前正从通用型向专业设计方向发展，其电源控制器也 力图运用脉冲调制技术降低电机工作过程的无功损耗。目前市场电动车的动力技术 发展主要有两个方向，一是改进电动机专业制造技术，二是改善电动机节能控制， 但这两个方向在技术发展思路上都受到了较大局限，例如；

1)电机：电动两轮车市场主流配用的是轮毂式电机，行业通常使用的电机结构 原理大多属于通用型，主要竞争集中在材料和人力成本的控制；对于电动三轮车和 区域用低速电动四轮车，市场主流配用的主要是轴输出形式的单元电机。

2)电机控制：近年市场己普遍应用PWQ技术来控制电机，即占空比可变的脉 冲波形，通过其对半导体电力器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅 值相同而宽度不相同的脉冲，用于代替正弦波或其他所需的波形。根据其特性，按 一定规则对个脉冲的宽度进行调制，即可改变电路输出电压或输出频率的大小，达 到控制电机转速的目的。但研发主流对电机控制的基本思路，通常集中在传统“倒 相”模型所伴随的相角位控制思想范畴，技术开发收益不尽人意。

在电动两轮车市场上，近年来国内外同行均试图开发在轮沿设置原动机构的电 动轮，这一思想方法古来有之，中国古代已普遍使用水车，其工作原理并非在水车 的轮轴设置旋转动力机，而是沿水车轮页的切线方向在合适的时间给予一杯水(一 份势能)，该杯水的下落势能转变成水车环绕轴心旋转的动力。但是，当这一水车模 型被平移到电动车领域时，并未获得预期的开发成功。例如市场上一种在车圈外缘 设齿并安装输出轴带齿电动机的电动自行车，通过齿轮传递电动机的轴输出动力， 这类设计虽有新意，但由于采用传统设计的电动机和常规方式的动力供电，其电能 转换效率与轮毂式电机类同，并且在车圈外缘设置电动机会受到功率的限制。

在电动四轮车市场上，目前开发的大功率轮毂式电动机的主流思路，是在轮毂 内部设置电动机，因常规电动机的重量/体积比功率低，导致轮毂重量大增，实用耗 电指标并不低，且性价比不高，市场产品的种类也较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电动车的供电方式局限于相角位控制、所配用电动 机结构及传动方式方面的设计缺陷，提供一种将直流电源改变为时序供电方式的设 计方案，同时电动装置不采用单元式电动机的传统设计，结构简单，转矩大，工艺 容易实现，满足电动车的技术设计需求。

本发明提供的轮毂连体电动装置，所述轮毂连体电动装置包括轮毂6、减速/变 矩装置2、电源调制器1、驱动操控装置9a和至少一套的电动装置3；所述的电动装 置包括同轴转体3e、至少一个定子单元3a以及至少一个转子单元3b；所述同轴转 体为一个具有转动轴的环形机械圈；所述转子单元设置于同轴转体上，其由导磁介 质固体或软体成形材料制成，且伴随同轴转体旋转；所述定子单元安装在靠近同轴 转体的内部或外部车架，两者之间气隙3d不大于80mm；所述同轴转体与轮毂同轴 设置，并通过减速/变矩装置与轮毂机械传动；

所述电源调制器至少包括电源输入端1a、时序电流输出端1b和驱动信号输入 端1d，所述的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9a；所述电源调制器通过驱动 操控装置获取用户的行车指令，并对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装置3 及其连体轮毂6获得驱动/制动。

优选的，本发明所述轮毂电动装置的额定功率不大于20KW。

优选的，所述减速/变矩装置2由若干齿轮组合而成，其机械传动输入端与同轴 转体3e固连，其机械传动输出端与轮毂6固连；减速/变矩装置2单独设置或与同 轴转体3e或轮毂6一体化设置。

所述转子单元设置于同轴转体3e上包括设置于同轴转体的内缘、外缘、内部或 与同轴转体一体化设计制造；若干个转子单元在同轴转体安装时相间设置，优选均 匀排布；所述转子单元在不影响安装于同轴转体3e的前提下不限形状。