邏輯可由常規(guī)開(kāi)關(guān)控制線路實(shí)現(xiàn),也可采用CPU編程結(jié)合功率模塊組電路實(shí)現(xiàn),或采用大規(guī)模集成電路技術(shù)制造的專用芯片實(shí)現(xiàn)。
[0078]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的局部示意圖,定子單元在同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期π分別與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生磁作用,電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)的理論時(shí)序電流劃分為8個(gè)(WTtl)周期,圖7b標(biāo)示了一種設(shè)定T為/8、對(duì)應(yīng)同軸轉(zhuǎn)體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向的^和Ttl示意時(shí)域,圖7c為其中一個(gè)周期T的通電邏輯示意圖。轉(zhuǎn)子單元并非設(shè)置越多越好,其在同軸轉(zhuǎn)體上的數(shù)目n受限于所受定子單元電磁力有效作用區(qū)間相應(yīng)的空間占位,否則電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)輸出的時(shí)序電流周期會(huì)重疊。
[0079]電源調(diào)制器啟動(dòng)供電的時(shí)刻和所設(shè)定的電流時(shí)序直接定義了轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向,當(dāng)時(shí)序電流對(duì)應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元位于Θ為一 90度至Θ為一 30度的狀態(tài)區(qū)間設(shè)置(此處一值區(qū)間以Θ為0、相對(duì)前述供電時(shí)域?qū)?yīng)轉(zhuǎn)子單元位于Θ為90度至Θ為30度的設(shè)置區(qū)間而相對(duì)定義),則轉(zhuǎn)體相應(yīng)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),圖7d標(biāo)示了一種結(jié)構(gòu)與圖7b類同、與轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)應(yīng)的!\、TjP T C1時(shí)序的示意區(qū)域。
[0080]如圖8a所示,同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)定子單元3a,同軸轉(zhuǎn)體上設(shè)置有8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b,電源調(diào)制器在同軸轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)周期中要為兩個(gè)定子單元分別提供8個(gè)周期為(T^T^To)的時(shí)序電流,這種組合對(duì)電源調(diào)制器提出了較高設(shè)計(jì)要求。進(jìn)一步可選擇8個(gè)定子單元組合10個(gè)轉(zhuǎn)子單元、12個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元(如圖8b所示)等等。理論上當(dāng)H個(gè)定子單元與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元組合設(shè)計(jì)時(shí),如果電源調(diào)制器對(duì)H個(gè)定子單元繞組分立供電,需對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)η*Η個(gè)電流時(shí)序,即η*Η個(gè)(WTtl)電流時(shí)序,編程將十分復(fù)雜;因此在多個(gè)定子單元3a的實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,優(yōu)選H個(gè)定子單元繞組電串聯(lián)組合,或H個(gè)定子單元繞組分為若干組外接電源調(diào)制器,例如4個(gè)定子單元的內(nèi)部繞組串聯(lián),串聯(lián)繞組中間引出抽頭共三根線對(duì)外電連接電源調(diào)制器,技術(shù)上還可利用該三根線兩兩比較的微分電位的不同,作為一種轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對(duì)位置判別的信號(hào)源,替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0081]電源調(diào)制器可用常規(guī)開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)或脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn),后者的基礎(chǔ)功能模塊一般包括電源變換電路、內(nèi)存貯有工作程序的微處理器和信號(hào)輸入輸出電路,能通過(guò)傳感單元3c反饋信號(hào)相應(yīng)地控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出的時(shí)序電流,對(duì)電動(dòng)裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制,其工作邏輯如圖5a簡(jiǎn)示,圖5b是一種實(shí)現(xiàn)電源調(diào)制器基本功能的數(shù)字技術(shù)邏輯的模塊組合示意圖。
[0082]電源調(diào)制器的工作邏輯變換指令信號(hào)通常是從固連在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部或外部的傳感單元獲得,傳感單元不限于使用磁電感應(yīng)繞組或霍爾元件,也可使用光電編碼器等,當(dāng)轉(zhuǎn)子單元繞軸7周期性運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感單元可獲得電流(電壓)的變化率反饋給電源調(diào)制器,電源調(diào)制器依據(jù)這一感應(yīng)信號(hào)判知轉(zhuǎn)子單元3b的相對(duì)位置而相應(yīng)發(fā)出電流時(shí)序。根據(jù)對(duì)傳感單元3c的工作精度及可靠性要求,傳感單元3c可在同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部或外部設(shè)置一個(gè)或若干個(gè),甚至變形為從上述多個(gè)定子單元繞組串聯(lián)成多線回路反饋的方式、以及運(yùn)用定子單元3a雙線環(huán)繞的繞組反饋方式獲得工作邏輯變換指令信號(hào),此時(shí)電源調(diào)制器的感應(yīng)信號(hào)輸入端Ic相應(yīng)內(nèi)置。
[0083]綜上,所述的電源調(diào)制器是一個(gè)邏輯電源開(kāi)關(guān)系統(tǒng),時(shí)序通電周期/頻率反映了單位時(shí)間內(nèi)定子單元3a對(duì)轉(zhuǎn)子單元3b的通電作用次數(shù),該時(shí)序頻率間接定義了電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速及定子單元所需要的通電幅值或電磁力(源于電源調(diào)制器向定子單元的繞組通電),通電幅值越大,定子單元通電對(duì)轉(zhuǎn)子單元的作用力越大、作用次數(shù)越多,其結(jié)果反映了同軸轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速越快。電源調(diào)制器所輸出電流的時(shí)序頻率,與同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期隱含的(Ti+TJT。)時(shí)序作用次數(shù)、通電平均強(qiáng)度以及同軸轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速是相互對(duì)應(yīng)的諸物理量關(guān)系,當(dāng)多種設(shè)定條件進(jìn)入邏輯工作狀態(tài)后,控制了時(shí)序通電頻率也就是控制了輪轂電動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。該人工控制輪轂電動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速是通過(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置9a電連接電源調(diào)制器的輸入端Id來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0084]本實(shí)用新型輪轂電動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)有一種特殊狀態(tài),當(dāng)電動(dòng)裝置內(nèi)部轉(zhuǎn)子單元?jiǎng)偤锰幱谂c定子單元隔氣隙處于同一法線10、Θ為O時(shí),容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。如非配合電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)為助動(dòng)起步,可對(duì)電源調(diào)制器相應(yīng)設(shè)計(jì)電動(dòng)裝置的靜態(tài)啟動(dòng)程序;所謂靜態(tài)啟動(dòng)程序的一個(gè)簡(jiǎn)單例,是電源調(diào)制器在設(shè)定時(shí)間最大值得不到傳感裝置反饋信號(hào)的情況下,實(shí)時(shí)發(fā)出與正常驅(qū)動(dòng)電流方向相反的啟動(dòng)電流,使同軸轉(zhuǎn)體上至少一個(gè)轉(zhuǎn)子單元受到同極性相斥而偏離Θ為O的狀態(tài),避免啟動(dòng)不暢順。
[0085]當(dāng)輪轂電動(dòng)系統(tǒng)需要電磁力制動(dòng)功能時(shí),電源調(diào)制器相應(yīng)增設(shè)的制動(dòng)信號(hào)輸入端Ie與電磁制動(dòng)裝置9b電連接,如圖5c所示;電磁制動(dòng)裝置的功能為可控制電源調(diào)制器所輸出的制動(dòng)通電強(qiáng)度,制動(dòng)通電電流越大,電磁制動(dòng)效果越好。
[0086]定子單元3a在同軸轉(zhuǎn)體3e內(nèi)部或外部與固定機(jī)械裝置固連的設(shè)置要點(diǎn),是要使轉(zhuǎn)子單元在周期性旋轉(zhuǎn)中與其形成有效發(fā)生磁作用的相對(duì)氣隙3d,該氣隙是定子單元向轉(zhuǎn)子單元傳遞電磁力作用的能量通道,氣隙越小越有利于磁能量作用傳遞,但氣隙過(guò)小易發(fā)生機(jī)械接觸,設(shè)計(jì)時(shí)需綜合把握材料的剛性和機(jī)械加工精度;所述同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部的固定機(jī)械裝置,類似于傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的定子;所述同軸轉(zhuǎn)體外部的固定機(jī)械裝置,可視為車(chē)架的局部。圖1b是定子單元設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)部的一種優(yōu)選示例,定子單元亦可設(shè)置在同軸轉(zhuǎn)體的外部。
[0087]所述的減速/變矩裝置2 —般包括若干齒輪組合,通過(guò)若干齒輪的組合可達(dá)到改變機(jī)械傳動(dòng)輸入端的轉(zhuǎn)速或改變轉(zhuǎn)矩的技術(shù)目標(biāo),減速/變矩裝置的設(shè)計(jì)方案較多,優(yōu)選獨(dú)立設(shè)置于同軸轉(zhuǎn)體外部;減速/變矩裝置也可以與同軸轉(zhuǎn)體實(shí)行一體化整體設(shè)計(jì),甚至與輪轂實(shí)行一體化整體設(shè)計(jì);但在同軸轉(zhuǎn)體外部非同軸設(shè)置減速/變矩裝置時(shí),通常需配置懸架、減震彈簧等調(diào)整重心,非優(yōu)選方案。
[0088]本實(shí)用新型中,所述驅(qū)動(dòng)操控裝置9a的傳統(tǒng)產(chǎn)品為一個(gè)變形設(shè)計(jì)的、人工易操控的變阻器或電位器,伴隨近年技術(shù)發(fā)展,不少建立在光敏、霍爾控制原理基礎(chǔ)上的專用操控裝置日趨成熟,這類產(chǎn)品一般設(shè)計(jì)為常規(guī)旋轉(zhuǎn)把手式,亦可設(shè)計(jì)為推拉式操縱桿或其他任意人工控制方式,包括遙控。電動(dòng)車(chē)常規(guī)使用的照明燈、轉(zhuǎn)彎/制動(dòng)信號(hào)燈、音鳴等控制功能,一般是由若干個(gè)電連接電源的開(kāi)關(guān)組成,該類電源開(kāi)關(guān)可單獨(dú)設(shè)置,亦可將相關(guān)功能植入電源調(diào)制器統(tǒng)一編程實(shí)現(xiàn)。
[0089]目前市場(chǎng)主流電動(dòng)車(chē)是配置二次電池,由于二次電池的比能量低,鉛電池一般僅為40VAh/Kg,鋰電池一般為120VAh/Kg,配車(chē)的續(xù)航里程欠理想;一次電池的優(yōu)點(diǎn)是自放電小、比能量高,近期實(shí)驗(yàn)室制作的鋁空氣電池的比能量已達(dá)到8000VAh/Kg以上,但這類金屬電極一次電池普遍伴隨內(nèi)阻大的缺陷,其比能量雖高但大電流放電能力卻不強(qiáng),雖然其未來(lái)應(yīng)用前景被業(yè)界看好,但現(xiàn)階段仍難滿足電動(dòng)車(chē)電動(dòng)裝置對(duì)放電性能的需求,較穩(wěn)健的技術(shù)方案是作為輔助電能使用。
[0090]本實(shí)用新型所述電動(dòng)車(chē)優(yōu)選在配置二次電池的技術(shù)基礎(chǔ)上,增加設(shè)置電能補(bǔ)充裝置18和邏輯充電裝置17,行業(yè)習(xí)慣統(tǒng)稱為增程系統(tǒng);所述邏輯充電裝置的主要功能是監(jiān)測(cè)二次電池組Sb的實(shí)時(shí)狀態(tài),并在設(shè)定的工作邏輯下為二次電池組補(bǔ)充電能,如圖9a所示;所述二次電池組的實(shí)時(shí)狀態(tài)至少包括實(shí)時(shí)電壓或殘存容量,例如某電動(dòng)車(chē)的鉛電池組的標(biāo)稱工作電壓為48V,其正常工作電壓區(qū)間為42.0V至53.2V,當(dāng)設(shè)定鉛電池組補(bǔ)充電的電壓閥值為47V時(shí),只要邏輯充電裝置監(jiān)測(cè)到電池組的實(shí)時(shí)電壓下降至47V,即啟動(dòng)電能補(bǔ)充裝置為二次電池組補(bǔ)充電。所述邏輯充電監(jiān)測(cè)和直流充電控制的功能,也可以部分或全部移植至電源調(diào)制器實(shí)現(xiàn),圖9b所示的是一種由電源調(diào)制器監(jiān)測(cè)二次電池組實(shí)時(shí)電壓并控制充電邏輯、直流充電功能由邏輯充電裝置完成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。所述增程系統(tǒng)的電能補(bǔ)充裝置,可以為材料任意的一次電池與直流充電控制裝置組合而成,例如采用鋁空氣電池。
[0091]電能補(bǔ)充裝置也可以為燃料箱、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置組合而成,該類裝置組合均為相對(duì)成熟技術(shù),所述的燃料包括但不限于甲醇、乙醇、汽油、柴油、天燃?xì)?、氣態(tài)或液態(tài)氫等;業(yè)內(nèi)公知,內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)是在低速或變速時(shí)的狀態(tài)燃燒不充分,但在定速尤其是高速的恒功率狀態(tài)下工況一般都較理想,由于本實(shí)用新型電動(dòng)車(chē)的增程系統(tǒng)功能僅是為二次電池組補(bǔ)充電能,內(nèi)燃機(jī)可設(shè)置在恒功率工況,即使電能補(bǔ)充裝置的電能來(lái)源是采用內(nèi)燃機(jī)燃料,燃料的燃燒排放也十分低。
[0092]所述增程系統(tǒng)的兩類電能補(bǔ)充裝置,在電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)可組合并用。
[0093]本說(shuō)明書(shū)所述的優(yōu)選例僅為推薦,若干技術(shù)方案可部分使用,也可加入或組合并用其他成熟技術(shù),只要根據(jù)電動(dòng)裝置內(nèi)部的磁吸作用特點(diǎn),通過(guò)對(duì)電源調(diào)制器設(shè)計(jì)可精確控制的磁吸時(shí)序電流,即可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型方案的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0094]對(duì)電動(dòng)車(chē)以及電動(dòng)機(jī)技術(shù)較深入了解的專業(yè)人士,都不難在所述的方案基礎(chǔ)上,舉一反三地變形實(shí)施本【實(shí)用新型內(nèi)容】。所述輪轂電動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、電動(dòng)車(chē)增程方案及其衍生的技術(shù)變形實(shí)施,均應(yīng)被列入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0095]實(shí)施例1、
[0096]一種電動(dòng)車(chē)的輪轂電動(dòng)系統(tǒng)及其匹配的電動(dòng)兩輪車(chē),選用如圖1Oa所示的車(chē)架,車(chē)輪的周長(zhǎng)為1000mm,電池組8b選用24V12Ah磷酸鐵鋰電池安裝在車(chē)架的內(nèi)部;電動(dòng)裝置設(shè)于車(chē)的后輪。電動(dòng)裝置的同軸轉(zhuǎn)體3e為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸、周長(zhǎng)為300mm的環(huán)形鈦鋁合金圈,該合金圈的外緣固連8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b,在合金圈內(nèi)部與定軸固連的機(jī)械裝置上,安裝一個(gè)定子單元3a ;同軸轉(zhuǎn)體3e與輪轂6同軸安裝,其間設(shè)置有一個(gè)由若干齒輪組合而成的減速/變矩裝置2,并通過(guò)減速/變矩裝置2實(shí)現(xiàn)與輪轂6機(jī)械傳動(dòng),減速/變矩裝置2的減速比為10:lo
[0097]同軸轉(zhuǎn)體上8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的S極面向同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向(如圖2b所示的逆時(shí)針?lè)较?;轉(zhuǎn)子單元加工成長(zhǎng)度為16_的盒型小單元,寬度在不影響安裝的情況下取最大值,緊