[发明专利]采用两个电机的无齿轮电力转换系统

说明书

一种人力转换系统并入有两个或更多个电机，以通过能量转换来协助对车辆供电。第一电机与人力输入联接，并且在人力输入不足以产生提供到第二电机的推进所述车辆的电力时充当发电机。所述车辆可为自行车，并且所述第一电机可联接到曲柄。可采用包括具有共用转子或定子的所述第一电机和所述第二电机的双联接电机，并且将所述双联接电机联接到所述曲柄和/或受驱动车轮。由所述第一电机产生的电力可直接提供到所述第二电机，或者可存储在电池中并用于推进所述车辆或为其他电子部件供电。

发明背景

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月31日提交且名称为GEARLESS POWER CONVERSION SYSTEMEMPLOYING TWO ELECTRIC MACHINES的美国临时申请号62/712,668的权益；所述申请的全部内容特此以引用的方式并入本文。

发明领域

本发明涉及一种采用两个或更多个电机的无齿轮电动自行车系统。

背景技术

在本领域中已知的是，用行星齿轮传动装置联接在一起的两个电机可一起使用来提供连续可变比率，所述连续可变比率混合了两个输入，诸如原动机和电池或其他能量存储装置。混合动力汽车驱动器是众所周知的，并且在商业上已成功地将这两个电机和行星齿轮传动装置与电池和内燃发动机组合在一起，以提高整体系统效率，并且由此减少燃料消耗并降低排放和/或以其他方式提高性能。已经提出了同样理解的包括行星齿轮传动装置的类似系统，并且已在自行车驱动器方面取得了专利，但是由于重量的较高敏感性、效率以及可能还有更大的成本敏感性，所述类似系统尚未取得商业成功。

行星齿轮或齿轮传动装置(在本文中也被称为周转齿轮或齿轮传动装置)包括安装成使得一个齿轮的中心围绕另一齿轮的中心旋转的两个齿轮。齿轮架连接两个齿轮的中心，并且旋转来围绕一个齿轮(被称为太阳齿轮)带动另一个齿轮(被称为行星齿轮)。行星齿轮和太阳齿轮可啮合，使得其齿节圆在不会滑移的情况下滚动。行星齿轮的齿节圆上的某一点的轨迹是外摆线曲线。在这种简化的情况下，太阳齿轮是固定的并且一个或多个行星齿轮围绕太阳齿轮滚动。

包括行星齿轮传动装置的所有齿轮传动装置具有相当大的寄生损失和扭矩引发的损失，并且通常还会发出噪声。关于商业上成功的电动自行车，通常使用一组标准的链条和链轮来适应人类输入以驱动自行车。如果添加电驱动器，则这将产生额外的系统，而不是替换现有的齿轮系。如果将齿轮传动装置用于电动马达来增加扭矩，则在不输出电力时将电动马达及其齿轮脱开，以便避免来自齿轮传动装置的寄生损失、噪声和马达中的铁芯损失，从而造成踩踏阻力。这通常意味着没有实现再生制动能量。

可选地，使用直接驱动马达。这些系统通常确实提供了制动能量的再生。直接驱动选择通常是更沉重的、更昂贵的，并且由于马达中的显著的铁芯损失，仍会对踩踏工作造成显著的阻力。

回顾一下，可获得的电动自行车对标准自行车的现有的重量、成本、复杂性和维护增加了马达、驱动器和电池的电气和机械复杂性、重量、成本和维护。此外，电力和人力的组合通常对既作为自行车又作为辅助自行车的自行车的操作增加了一定复杂性。即使存在这些缺点，电动自行车也已成为全球范围内非常受欢迎的选择。

发明内容

本发明涉及一种无齿轮电动自行车系统，所述无齿轮电动自行车系统包括第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机协力地工作来提供骑车者所期望的比率和输入水平。本发明的无齿轮自行车/电动自行车系统消除了在机械和电气两方面的复杂性。此外，操作中的无齿轮电动自行车系统减少了标准自行车的齿轮传动装置的成本、重量和维护，同时提供连续电子可变比率、再生并且在需要时从电池增强电力。在不增加成本的情况下，提供了其他期望的特征，诸如用于车载电气需求的内在发电和精确测量人力输入。本发明通过一种无齿轮、轻便、有效且经济的装置来提供这些特征。