專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車(chē)尤其是電動(dòng)兩輪車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置，以驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪。
歐洲專(zhuān)利EP 0 561 268 B1公開(kāi)了一種摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其包括一個(gè)盤(pán)式外殼，該外殼有一個(gè)旋轉(zhuǎn)部分和一個(gè)固定部分，其中旋轉(zhuǎn)部分與轉(zhuǎn)動(dòng)輪聯(lián)接。固定部分與自行車(chē)架相連，用作由電池驅(qū)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)馬達(dá)的支架，以及轉(zhuǎn)速減速器的支架，該轉(zhuǎn)速減速器將馬達(dá)在固定部分與旋轉(zhuǎn)部分相連。最后該固定部分還有一個(gè)控制電路元件，其通過(guò)腳蹬驅(qū)動(dòng)器根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)矩控制馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
電能由蓄電池供給，蓄電池尤其在車(chē)輛起動(dòng)時(shí)載荷達(dá)到最高，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)特別是低轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩較高。目前在制造耐高電流蓄電池領(lǐng)域已取得很大發(fā)展，因而可以用例如鎳鎘蓄電池(NiCa-Batterien)提供至少短時(shí)間的高電流強(qiáng)度。其缺點(diǎn)是，這種蓄電池不僅貴，而且可持久性有限。此外再充電性要服從一定的規(guī)律，而電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的自行車(chē)的使用者卻不是總能服從該規(guī)律。因此，例如部分放電的蓄電池的再充電比較困難，因?yàn)橛捎谟洃浶?yīng)而不能利用全容量。另外如果比較鎳鎘蓄電池和具有相同儲(chǔ)能能力的鉛電池，則鉛蓄電池的成本大約是鎳鎘蓄電池成本的五分之一。鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)還在于其清除廢料可廣泛調(diào)整并且不再使用有毒的鎘。
所提出的電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置涉及一種驅(qū)動(dòng)方案，其目標(biāo)在于，首先與作為蓄電池的通用鉛蓄電池馬達(dá)共同起作用。因?yàn)橥ㄟ^(guò)驅(qū)動(dòng)裝置的電流強(qiáng)度過(guò)量會(huì)損壞蓄電池，因而建議，設(shè)置兩個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪，這些電動(dòng)機(jī)被一個(gè)電子控制單元或者可選擇地串聯(lián)或并聯(lián)接合，或者在并聯(lián)電路時(shí)通過(guò)脈沖寬度調(diào)制控制周期性地加載。對(duì)于車(chē)輛起動(dòng)，建議，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，在達(dá)到與較低車(chē)速相應(yīng)的一定轉(zhuǎn)速時(shí)，將電動(dòng)機(jī)電路轉(zhuǎn)換到并聯(lián)驅(qū)動(dòng)。
由于電能分配給兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，避免了與饋電有關(guān)的損失功率的一半，并使電壓降和峰值電流減半，從而導(dǎo)致以下優(yōu)點(diǎn)·蓄電池不再加載高峰值電流，使得可以用便宜的鉛蓄電池替代昂貴的鎳鎘蓄電池。
·由于電壓降減半，因而可以在較低電池電壓下工作，由此可以使用標(biāo)準(zhǔn)蓄電池。
·由于能量消耗較少，因而可以降低蓄電池容量從而減少重量。
另外還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即帶有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)造比帶有一個(gè)電動(dòng)機(jī)的更容易實(shí)現(xiàn)。此外，所建議的構(gòu)造的目標(biāo)在于，使電動(dòng)機(jī)的制造成本很低，這可以通過(guò)使用在市場(chǎng)上為其它用途可大量買(mǎi)到的小型電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。
最后，有利的是，為單個(gè)電動(dòng)機(jī)的調(diào)制供電的大功率晶體管可以很便宜地獲得，并且其熱反應(yīng)比起用于大型電動(dòng)機(jī)的單個(gè)功率晶體管可更好地控制。
為自行車(chē)的平均速度直到占空因數(shù)(Tasthltnis)達(dá)到50％，采用對(duì)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的脈沖寬度控制，其中一個(gè)電動(dòng)機(jī)的供電相位和另一個(gè)電動(dòng)機(jī)的空轉(zhuǎn)相位恰好相合，反過(guò)來(lái)也是。為了保護(hù)蓄電池，占空因數(shù)不超過(guò)50％指數(shù)。只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流很小時(shí)的高轉(zhuǎn)速階段，可以采用50％到100％之間的占空因數(shù)，其中100％對(duì)應(yīng)于車(chē)輛的最高速狀態(tài)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，電子控制單元的所有調(diào)節(jié)都可根據(jù)轉(zhuǎn)速完成。為此要求持續(xù)比較腳蹬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，其中在建議的實(shí)施例情況下，驅(qū)動(dòng)裝置只有在腳蹬轉(zhuǎn)速與速度成比例時(shí)才釋放電能。由此以很簡(jiǎn)單的方式保證了一直用人力驅(qū)動(dòng)自行車(chē)。
上述兩個(gè)轉(zhuǎn)速可在驅(qū)動(dòng)裝置中被詢(xún)問(wèn)。為獲得轉(zhuǎn)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，在輪轂周邊安置多個(gè)磁鐵，該磁鐵通過(guò)一個(gè)舌簧被詢(xún)問(wèn)。
為獲得腳蹬轉(zhuǎn)速，在整體多檔輪轂的行星輪支架上安置一個(gè)多極磁環(huán)。兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度偏置的霍爾傳感器通過(guò)鋁制外殼檢測(cè)磁環(huán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。為了控制，只使用磁鐵在南北極之間的轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換代表了確定的周向角度，從而可實(shí)現(xiàn)精確的控制。
比較轉(zhuǎn)動(dòng)輪和腳蹬支架的角速度以實(shí)現(xiàn)控制。當(dāng)差值超過(guò)一個(gè)規(guī)定的系數(shù)時(shí)，關(guān)閉驅(qū)動(dòng)裝置。通過(guò)給定一個(gè)系數(shù)而不是一個(gè)固定值，可以在速度越高時(shí)越快地關(guān)閉，從而提高安全性。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置，其可由通常的鉛蓄電池驅(qū)動(dòng)，并在與腳蹬時(shí)的人力結(jié)合過(guò)程中具有電流計(jì)量，借此更好地利用蓄電池，以在盡可能小的蓄電池重量下實(shí)現(xiàn)盡可能長(zhǎng)的行程。
為解決該任務(wù)，在一個(gè)普通的輪轂體中設(shè)置一個(gè)與人力匹配的電路，至少兩個(gè)可分開(kāi)控制的電動(dòng)機(jī)以及一個(gè)控制電子和一個(gè)空檔離合器的銷(xiāo)止離合器(Kupplung als berbrückung einer Freilauf-kupplung)。
下面借助原理圖詳述驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖示為

圖1是用于安裝到自行車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)輪內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置的輪轂體，圖示中包括一個(gè)變速器支架，該變速器支架帶有至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)電子控制單元，一個(gè)變速器和一個(gè)空檔離合器的銷(xiāo)止離合器；圖2是變速器在變速器支架上的布置，帶有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)內(nèi)齒輪以將作用于其上的轉(zhuǎn)矩傳遞到轉(zhuǎn)動(dòng)輪上。
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，帶有一個(gè)位于固定軸線(xiàn)1上的普通輪轂體，該軸線(xiàn)1屬于帶有驅(qū)動(dòng)棘輪3的多檔輪轂2，該多檔輪轂2將此處的轉(zhuǎn)矩傳遞到輪轂體的輪轂外殼5內(nèi)的輪轂套筒4上。該輪轂外殼5有輪輻法蘭6，法蘭與車(chē)輛轉(zhuǎn)動(dòng)輪通過(guò)輪輻相連。屬于同一輪轂體的還有一個(gè)變速器支架10，該支架10旋轉(zhuǎn)固定于軸線(xiàn)1上，并用作兩個(gè)電動(dòng)機(jī)E1和E2的安裝支架，和變速器8、離合器13以及電子控制單元15的支架。
圖2示出了電動(dòng)機(jī)E1和E2如何通過(guò)變速器8與齒輪11共同作用。齒輪11與一個(gè)公共軸18相連，由此該軸可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)E1和E2。從電動(dòng)機(jī)1和2發(fā)出的轉(zhuǎn)矩流接著從該公共軸18經(jīng)空檔離合器16傳遞到驅(qū)動(dòng)齒輪9，該驅(qū)動(dòng)齒輪與內(nèi)齒輪7共同作用，該內(nèi)齒輪又與兩個(gè)外殼5從而與齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)輪直接相連。
根據(jù)圖1所示，力流從各電動(dòng)機(jī)E1和E2上的電動(dòng)機(jī)齒輪12經(jīng)變速器8、齒輪11、軸18、空檔離合器16、驅(qū)動(dòng)齒輪9傳到內(nèi)齒輪7，而反方向的力流被空檔離合器16中斷。除非空檔離合器16在空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向上被固定，這可通過(guò)具有爪17的離合器13實(shí)現(xiàn)，爪17可通過(guò)致動(dòng)器14實(shí)現(xiàn)嚙合。當(dāng)電流源不能再供給車(chē)用電源N時(shí)則要求空檔離合器16的這種斷開(kāi)。對(duì)這種情況規(guī)定，輪轂體的兩個(gè)外殼5從轉(zhuǎn)動(dòng)輪起被驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)E1和E2中的至少一個(gè)通過(guò)變速器8反向驅(qū)動(dòng)。然后電動(dòng)機(jī)E1和/或E2以發(fā)電機(jī)模式工作，供給車(chē)用電源N以及與之相連的車(chē)用照明。通過(guò)腳蹬經(jīng)驅(qū)動(dòng)棘輪3將該驅(qū)動(dòng)傳遞到兩個(gè)外殼5上。采用兩個(gè)或更多個(gè)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)不只限于兩輪車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)裝置。相反，其原理可用于所有電池供能的、應(yīng)顧及蓄電池的耐電流性和實(shí)現(xiàn)行駛操作效率特別有利的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1．電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置，尤其用于電動(dòng)兩輪車(chē)以驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置至少有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)(E1，E2)，該驅(qū)動(dòng)裝置可以同時(shí)、交替或者單個(gè)地驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪。
2．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)(E1，E2)通過(guò)變速器(8)作用于公共軸(18)，該軸用于轉(zhuǎn)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)軸。
3．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)(E1，E2)的電流供給通過(guò)一個(gè)電子控制單元(15)計(jì)量。
4．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)(E1，E2)是直流電動(dòng)機(jī)。
5．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)(E1，E2)有永磁體。
6．如權(quán)利要求1或3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)(E1，E2)通過(guò)電子控制單元(15)可選擇地并聯(lián)或串聯(lián)接通電路。
7．如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)(E1，E2)可由脈沖寬度調(diào)制電流控制，其中電子控制單元(15)調(diào)節(jié)脈沖寬度。
8．如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，脈沖寬度調(diào)制控制是這樣設(shè)計(jì)的，即在電動(dòng)機(jī)(E1，E2)并聯(lián)電路中，一個(gè)電動(dòng)機(jī)(E1)的供電相位與另一個(gè)電動(dòng)機(jī)(E2)的空檔相位恰好相合。
9．如權(quán)利要求7或8所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，為兩個(gè)電動(dòng)機(jī)(E1，E2)交替控制的供電相位直到規(guī)定的電動(dòng)機(jī)(E1，E2)轉(zhuǎn)速都不超過(guò)整個(gè)相位的50％。
10．如權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，對(duì)能量計(jì)量中斷的情況，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)(E1，E2)中的至少一個(gè)(E1)作為發(fā)電機(jī)工作，以產(chǎn)生車(chē)用電源能量。
11．如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，設(shè)有空檔離合器(16)的銷(xiāo)止離合器(13)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪單獨(dú)傳動(dòng)時(shí)，該銷(xiāo)止離合器(13)保證通過(guò)變速器(8)驅(qū)動(dòng)作為發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)(E1和/或E2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置,其中為了獲得高效率和蓄電池的高過(guò)載安全性,采用了兩個(gè)電動(dòng)機(jī),其電連接可選擇地并聯(lián)或串聯(lián)。此外通過(guò)電子控制裝置可以脈沖寬度調(diào)諧地控制電動(dòng)機(jī),由此使蓄電池的電流載荷保持在規(guī)定的極限內(nèi)。其它優(yōu)點(diǎn)是其空間的充分利用、制造成本的經(jīng)濟(jì)和價(jià)格便宜的材料的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B62M23/02GK1295522SQ99804588
公開(kāi)日2001年5月16日 申請(qǐng)日期1999年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者R·法伊 申請(qǐng)人:Sram德國(guó)有限公司