[發(fā)明專利]一種磁流控制的電動輪轂裝置及其驅(qū)動及制動方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410620914.8
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN105620272A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉粵榮
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州磁控科技有限公司
• 主分類號: B60K7/00
• 分類號: B60K7/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王敬波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動自行車的電源動力設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種電源調(diào)制產(chǎn)生的周 期性時序電流、控制方案以及所驅(qū)動的電動裝置設(shè)計方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)電動自行車市場主流是配用電動輪，這類電動輪實際是將傳統(tǒng)設(shè)置在 軸上的電動機變形在輪轂內(nèi)，把轉(zhuǎn)子延伸設(shè)計為通過機械裝置把轉(zhuǎn)矩傳遞至車圈， 使轉(zhuǎn)子繞軸的轉(zhuǎn)臂延長，有利于同功耗增大轉(zhuǎn)矩。國內(nèi)電機業(yè)均試圖運用在電動自 行車的技術(shù)成功經(jīng)驗，推廣為電動汽車使用的輪轂式電動機。

嚴格而言，狹義輪轂是指與傳動軸連接的法蘭、軸承座等部分，目前國內(nèi)用戶 更多指的是輪圈，本說明書所述的輪轂涵蓋狹義的輪轂和輪圈兩部分。輪轂電機技 術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，其最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂 內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900 年，保時捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這 一技術(shù)在礦山運輸車等領(lǐng)域得到應用；對于乘用車所用的輪轂電機，目前多家國際 汽車業(yè)巨頭都在開發(fā)，國內(nèi)廠商也開始涉足。

目前電動汽車市場主流使用的電動輪，其結(jié)構(gòu)除輪轂本體外，主要部件一般包 括輪轂電機、剎車盤、剎車卡鉗、主動懸掛電機、懸架、減震彈簧等，重量遠遠超 出傳統(tǒng)的輪轂本體設(shè)計，而電動汽車對輪轂電機的自重要求較高，以汽車的數(shù)據(jù)為 例，常規(guī)轎車的鋁合金輪轂僅比傳統(tǒng)鋼輪轂平均輕2kg左右，當車速為60km/h時省 油率可達到5％-7％，因此電動機如果不能呈倍數(shù)減磅，變形為輪轂的技術(shù)意義很有限， 近年不少試圖將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電機簡單變形為輪轂電機的技術(shù)嘗試，效果均不理想；僅 以單位體積的功率密度一項指標衡量，現(xiàn)有電動機遠遠達不到輪轂電動機的一般設(shè) 計要求，運用傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計制造輪轂電動機還有較長的路要走。

目前電動車市場技術(shù)發(fā)展主要有兩個方向，一是專用電動機制造，二是電機節(jié) 能控制技術(shù)，但在技術(shù)發(fā)展思路上受到了思想方法的較大局限，例如電動機：市場 普遍認為電動機技術(shù)已發(fā)展成熟，為電動車設(shè)計專用的電機微乎其微，競爭主要集 中在材料和人力成本的控制。又例如電機控制：近年市場己普遍應用PWM技術(shù)來控 制電機的轉(zhuǎn)速，行業(yè)通稱PWM為脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，即占空比可變的脈沖波形，通 過其對半導體電力器件的導通和關(guān)斷進行控制，但是這一先進的電源控制思想，因 建立在電磁力傳統(tǒng)運動模型的基礎(chǔ)上，技術(shù)開發(fā)收益不盡人意。

近年迅猛發(fā)展的永磁無刷直流電機，主要由電機本體、位置檢測器和電源逆變 控制器組成，一般結(jié)構(gòu)為永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子、磁極N/S交替相間排布，若干繞組設(shè) 置在定子，位置檢測器和逆變控制器一起構(gòu)成電子換向器取代機械接觸式換向裝置， 繞組通電形成旋轉(zhuǎn)磁場而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；控制方面普遍采用了PWQ技術(shù)，這種常規(guī)設(shè) 計的明顯問題是正弦波變形的近似度控制，其動力供電雖然采用PWQ技術(shù)調(diào)制，但 在控制思想方法上仍受限于電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的傳統(tǒng)設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有電動車所配用輪轂電動機的供電方式的缺陷，提 供一種通過電源調(diào)制器將直流電改變?yōu)闀r序電流的供電方案，同時，電動輪轂裝置 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)電動機設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實現(xiàn)。

本發(fā)明提供的一種電動輪轂裝置，所述電動輪轂裝置包括輪轂6、減速/變矩裝 置2、電源調(diào)制器1、驅(qū)動操控裝置9a和電動裝置3；所述的電動裝置包括同軸轉(zhuǎn)體 3e、至少一個定子單元3a以及若干轉(zhuǎn)子單元3b；所述同軸轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸 的環(huán)形機械圈；所述轉(zhuǎn)子單元包括至少一個永磁體轉(zhuǎn)子單元3b1和至少一個導磁體 轉(zhuǎn)子單元3b2，其相間設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體上，且伴隨同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)；所述定子單元安 裝在靠近同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的固定部位，且定子單元與同軸轉(zhuǎn)體形成的相對氣隙3d不大 于55mm；所述同軸轉(zhuǎn)體與輪轂同軸設(shè)置，電動裝置和減速/變矩裝置均設(shè)置在輪轂 內(nèi)，輪轂內(nèi)至少設(shè)置一套電動裝置；

所述電源調(diào)制器包括電源輸入端1a、時序電流輸出端1b和驅(qū)動信號輸入端1d， 所述的電源輸入端電連接電池組8的正負極，時序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi) 部繞組，驅(qū)動信號輸入端電連接驅(qū)動操控裝置；所述電源調(diào)制器通過驅(qū)動操控裝置 獲取用戶的行車指令，并于相應時序?qū)Χㄗ訂卧膬?nèi)部繞組輸出電流，使電動裝置 通過減速/變矩裝置對輪轂實現(xiàn)驅(qū)動/制動。