專利名稱：電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力活塞電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種電力活塞驅(qū)動(dòng) 式電動(dòng)車。
背景技術(shù)：
中國專利文獻(xiàn)CN101860168A公開了 一種電力發(fā)動(dòng)機(jī)，其把傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)供氣、供 油、排氣、點(diǎn)火系統(tǒng)去掉，用電磁鐵組件替代，活塞內(nèi)部嵌入永久磁鐵，然后通過控制電磁鐵 線圈的電流方向來控制活塞在缸內(nèi)上下位移，活塞經(jīng)連桿曲軸機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出動(dòng)力。該電力 發(fā)動(dòng)機(jī)適用于汽車、摩托車等交通工具。類似上述技術(shù)方案的專利文獻(xiàn)，還有CN1996724A、CN1255767A、CN200990555Y等。上述現(xiàn)有技術(shù)中的電力活塞式電動(dòng)機(jī)的不足之處在于通過頻繁切換流經(jīng)電磁鐵 線圈的電流方向來改變電磁鐵的磁極性，從而控制電磁鐵與活塞的作用力的方向，進(jìn)而控 制活塞的往復(fù)位移；但在實(shí)際實(shí)施過程中，由于電磁鐵線圈的電流方向不能瞬時(shí)改變，導(dǎo)致 無法確保電動(dòng)機(jī)的輸出功率或扭矩的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，采用切換流經(jīng)電磁鐵線圈的 電流方向來改變電磁鐵的磁極性，從而控制活塞的位移方向的技術(shù)方案，不具有實(shí)用性。為解決上述技術(shù)問題，中國專利文獻(xiàn)CN101697445A公開了一種電動(dòng)機(jī)，其采用一 對(duì)上下設(shè)置的勵(lì)磁線圈交替導(dǎo)電，以使活塞往復(fù)位移。但在實(shí)際實(shí)施過程中，由于勵(lì)磁線圈 的電流不能瞬時(shí)改變，且上下勵(lì)磁線圈存在互相串?dāng)_和磁性中和等原因，該方案也無法確 保電動(dòng)機(jī)的輸出功率或扭矩的連續(xù)性和穩(wěn)定性。如何提高電力活塞式電動(dòng)機(jī)的輸出功率或扭矩的連續(xù)性和穩(wěn)定性，是本領(lǐng)域要解 決的技術(shù)問題。此外，現(xiàn)有的電動(dòng)車常采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，將現(xiàn)有的汽柴油機(jī)動(dòng)車改裝成采 用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車，成本較高、工序繁瑣且不易實(shí)現(xiàn)。如何將現(xiàn)有的汽柴油機(jī)動(dòng)車中 的汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)直接換成電動(dòng)式，并利用原有機(jī)動(dòng)車中的飛輪、離合器、變速箱等直接驅(qū)動(dòng) 機(jī)動(dòng)車的傳動(dòng)系統(tǒng)，是本領(lǐng)域要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、利用電力活塞電動(dòng)機(jī)更換原有機(jī) 動(dòng)車中的汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其包括電力 活塞電動(dòng)機(jī)、連接于電力活塞電動(dòng)機(jī)中的曲軸上的飛輪、設(shè)于飛輪上的離合器、與離合器的 輸出軸相連的變速箱、與變速箱的輸出軸傳動(dòng)連接的車輛傳動(dòng)系統(tǒng)；飛輪外緣的齒圈與一 啟動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合；所述電力活塞電動(dòng)機(jī)包括多個(gè)缸體、設(shè)于缸體內(nèi)的由永磁體 制成的活塞和用于將各活塞與所述曲軸傳動(dòng)連接的連桿；曲軸設(shè)于各缸體的下方；所述缸 體的上端設(shè)有與缸體同軸心線的電磁鐵，電磁鐵的線圈與一線圈驅(qū)動(dòng)電路相連；電磁鐵設(shè) 于一由CPU單元控制的適于將電磁鐵反復(fù)旋轉(zhuǎn)180°的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上；所述線圈驅(qū)動(dòng)電路和
4步進(jìn)電機(jī)與所述CPU單元相連；鄰近缸體的上、下止點(diǎn)處分別設(shè)有與CPU單元相連的上、下 行程開關(guān)；所述缸體的底部中央設(shè)有一與所述CPU單元相連的霍爾傳感器。電動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，采用所述啟動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述飛輪并使所述曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述CPU單 元通過各缸體底部的霍爾傳感器檢測(cè)各活塞的位移方向；若測(cè)得一缸體內(nèi)的活塞正向下位 移，則所述CPU單元通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路向該缸體上方的電磁鐵的線圈提供相應(yīng)方向的 電流，以使該電磁鐵底部的磁極性與活塞頂部的磁極性相同，活塞因來自電磁鐵的下斥力 而在該缸體內(nèi)加速下移；若測(cè)得一缸體內(nèi)的活塞正向上位移，則所述CPU單元通過所述線 圈驅(qū)動(dòng)電路向該缸體上方的電磁鐵的線圈提供相應(yīng)方向的電流，以使該電磁鐵底部的磁極 性與活塞頂部的磁極性相反，活塞因來自電磁鐵的上吸力而在該缸體內(nèi)加速上移；待各電 磁鐵的線圈得電后，斷開所述啟動(dòng)系統(tǒng)并保持各線圈中的電流方向不變；同時(shí)，當(dāng)所述CPU 單元通過所述下行程開關(guān)測(cè)得一缸體內(nèi)的活塞即將到達(dá)該缸體的下止點(diǎn)時(shí)，CPU單元通過 所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制該缸體上方的電磁鐵繞該電磁鐵的高度中心線旋轉(zhuǎn)180°，且此時(shí)的活 塞已到達(dá)下止點(diǎn)，由于此時(shí)的電磁鐵底部的磁極性與活塞頂部的磁極性相反，活塞因來自 電磁鐵的上吸力而開始在該缸體內(nèi)向上位移；當(dāng)所述CPU單元通過所述上行程開關(guān)測(cè)得該 活塞即將到達(dá)該缸體的上止點(diǎn)時(shí)，CPU單元通過所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制該缸體上方的電磁鐵繞 該電磁鐵的高度中心線反向旋轉(zhuǎn)180°，且此時(shí)的活塞已到達(dá)上止點(diǎn)，由于此時(shí)的電磁鐵底 部的磁極性與活塞頂部的磁極性相同，活塞因來自電磁鐵的下斥力而開始向下位移；如此 反復(fù)，從而使各活塞經(jīng)相應(yīng)的連桿驅(qū)動(dòng)所述曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)所述飛輪，飛輪通過離合器、變 速箱驅(qū)動(dòng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的電力活塞式電 動(dòng)機(jī)在工作過程中，電磁鐵的線圈電流方向始終保持不變；在活塞即將到達(dá)上、下止點(diǎn)時(shí)， 控制電磁鐵繞其高度中心線快速旋轉(zhuǎn)180°，以快速切換電磁鐵上下端的磁極性，從而使電 磁鐵反復(fù)對(duì)活塞產(chǎn)生作用力，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)曲軸并使飛輪對(duì)外輸出正扭矩。本發(fā)明采用的上述 方案，避免了現(xiàn)有技術(shù)的因線圈電流無法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)換向而帶來的延時(shí)，進(jìn)而使本發(fā)明的電 動(dòng)機(jī)的輸出功率或扭矩具有較好的連續(xù)性和穩(wěn)定性，實(shí)用性較好。(2)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)在啟 動(dòng)時(shí)，采用啟動(dòng)系統(tǒng)使所述飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，CPU單元通過各缸體內(nèi)的霍爾傳感器檢測(cè)各活塞的位 移方向，以根據(jù)各活塞的位移方向通過線圈驅(qū)動(dòng)電路向各線圈提供相應(yīng)方向的電流，以實(shí) 現(xiàn)各活塞通過相應(yīng)的連桿驅(qū)動(dòng)曲軸連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，然后斷開啟動(dòng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的電 動(dòng)機(jī)的可靠啟動(dòng)。(3)當(dāng)飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，需要飛輪對(duì)外輸出負(fù)扭矩時(shí)，先停止向各線圈供 電，然后CPU單元通過各缸體內(nèi)的霍爾傳感器檢測(cè)各活塞的位移方向，并根據(jù)各活塞的位 移方向通過線圈驅(qū)動(dòng)電路向各線圈提供相應(yīng)方向的電流并保持電流方向不變，然后根據(jù)各 活塞的位置，通過電磁鐵繞其高度中心線快速旋轉(zhuǎn)180°的方式快速切換電磁鐵上下端的 磁極性，從而使電磁鐵反復(fù)對(duì)各活塞產(chǎn)生阻尼力，進(jìn)而制動(dòng)曲軸并使所述飛輪對(duì)外輸出負(fù) 扭矩并實(shí)施制動(dòng)，確保了駕駛安全。。(4)本發(fā)明中的霍爾傳感器設(shè)于缸體的底部中央，且與 所述活塞的底面中央相對(duì)，由于活塞的兩個(gè)磁極與電磁鐵的兩個(gè)磁極上下同直線分布，因 此霍爾傳感器獲取的電磁信號(hào)基本來自活塞底部，即霍爾傳感器基本不受電磁鐵的干擾， 確保了活塞位置檢測(cè)的可靠性。具體實(shí)施時(shí)，還可采用電磁補(bǔ)償和/或屏蔽除垂直方向的 電磁信號(hào)的屏蔽措施，來提高霍爾傳感器輸出信號(hào)的可靠性。(5)本發(fā)明中，各活塞在相應(yīng) 的缸體中對(duì)稱分布于缸體的高度中心線兩側(cè)，以確保各活塞作用與曲軸上的作用力具有較好的均勻性和穩(wěn)定性。(6)本發(fā)明的電動(dòng)車主要是指電動(dòng)汽車，也可以是電動(dòng)摩托車、電動(dòng) 三輪車、電動(dòng)農(nóng)用機(jī)械車等。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖， 對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1為實(shí)施例中的電力活塞式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2為實(shí)施例中的電力活塞式電動(dòng)機(jī)采用的一種用于控制電磁鐵繞其高度中心線旋 轉(zhuǎn)180°的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及缸體的結(jié)構(gòu)示意圖3為所述電力活塞式電動(dòng)機(jī)的控制電路的電路框圖； 圖4為實(shí)施例中的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車的傳動(dòng)系構(gòu)造圖5為實(shí)施例中的電力活塞式電動(dòng)機(jī)采用的另一種所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及缸體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式見圖1-3，本實(shí)施例的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其包括電力活塞電動(dòng)機(jī)20、連接 于電力活塞電動(dòng)機(jī)20中的曲軸上的飛輪、設(shè)于飛輪上的離合器21、與離合器21的輸出軸相 連的變速箱22、與變速箱22的輸出軸傳動(dòng)連接的車輛傳動(dòng)系統(tǒng)；飛輪外緣的齒圈與一啟動(dòng) 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合。該啟動(dòng)系統(tǒng)采用現(xiàn)有技術(shù)中的與現(xiàn)有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)配套使用的啟動(dòng) 系統(tǒng)。所述車輛傳動(dòng)系統(tǒng)包括經(jīng)萬向節(jié)23與變速箱22的輸出軸傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)軸 24、經(jīng)另一萬向節(jié)與驅(qū)動(dòng)軸M傳動(dòng)連接的差速器27、以及與差速器27通過半軸沈傳動(dòng)相 連的車輪。其中，在驅(qū)動(dòng)軸M與差速器27可設(shè)置主減速器25。所述電力活塞電動(dòng)機(jī)20包括多個(gè)高電阻非導(dǎo)磁材料(如鋁合金、銅合金等)制 成的缸體1、設(shè)于缸體1內(nèi)的由永磁體制成的活塞5、設(shè)于各缸體1下方的曲軸2和用于將各 活塞5與所述曲軸2傳動(dòng)連接的連桿3 ；所述缸體1的上端設(shè)有與缸體1同軸心線的電磁鐵 7，電磁鐵7的線圈8與一線圈驅(qū)動(dòng)電路相連；電磁鐵7的高度中心線上設(shè)有轉(zhuǎn)軸9，該轉(zhuǎn)軸 9通過一對(duì)軸承座4設(shè)于缸體1上方；轉(zhuǎn)軸9的一端經(jīng)一變速箱11與一步進(jìn)電機(jī)12傳動(dòng) 相連；所述線圈驅(qū)動(dòng)電路和步進(jìn)電機(jī)12與一CPU單元相連；鄰近缸體1的上、下止點(diǎn)處分別 設(shè)有與CPU單元相連的上、下行程開關(guān)13和14 ；所述缸體1的底部中央設(shè)有一與所述CPU 單元相連的霍爾傳感器15。所述霍爾傳感器15與所述活塞5的底面中央相對(duì)?；魻杺鞲?器15設(shè)于一非導(dǎo)磁材料的金屬管中，該金屬管與所述活塞5同軸心線。以進(jìn)一步使霍爾傳 感器15獲取的電磁信號(hào)基本來自活塞的底部。所述上、下行程開關(guān)13和14采用接觸式或 紅外線式行程開關(guān)?；钊?上設(shè)有耐磨圈。采用一制動(dòng)系統(tǒng)，其包括制動(dòng)踏板、由制動(dòng)踏 板傳動(dòng)控制的制動(dòng)器和與所述CPU單元相連的用于檢測(cè)制動(dòng)踏板位置的制動(dòng)踏板傳感器。各活塞5在所述缸體1中處于不同的行程位置，且各活塞5在相應(yīng)的缸體1中對(duì) 稱分布于缸體1的高度中心線兩側(cè)，以確保連桿3適于連續(xù)傳動(dòng)曲軸2，并使曲軸2輸出的 扭矩穩(wěn)定。電動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，采用所述啟動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述飛輪并使所述曲軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，所述CPU單元通過各缸體1底部的霍爾傳感器15檢測(cè)各活塞5的位移方向；此時(shí)，若測(cè)得一缸體1內(nèi) 的活塞5正向下位移，則所述CPU單元通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路向該缸體1上方的電磁鐵7 的線圈8提供相應(yīng)方向的電流，以使該電磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相同， 活塞5因來自電磁鐵7的下斥力而在該缸體1內(nèi)加速下移；或，此時(shí)若測(cè)得一缸體1內(nèi)的活 塞5正向上位移，則所述CPU單元通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路向該缸體1上方的電磁鐵7的線 圈8提供相應(yīng)方向的電流，以使該電磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相反，活塞 5因來自電磁鐵7的上吸力而在該缸體1內(nèi)加速上移；待各電磁鐵7的線圈8得電后，斷開 所述啟動(dòng)系統(tǒng)并保持各線圈8中的電流方向不變；同時(shí)，當(dāng)所述CPU單元通過所述下行程開 關(guān)14測(cè)得一缸體1內(nèi)的活塞5即將到達(dá)該缸體1的下止點(diǎn)時(shí)，CPU單元向所述步進(jìn)電機(jī)12 輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)電機(jī)12按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，從而使步進(jìn) 電機(jī)12經(jīng)所述變速箱11控制所述轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)180°，且此時(shí)的活塞5恰好或已到達(dá)下止 點(diǎn)，由于此時(shí)的電磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相反，活塞5因來自電磁鐵7 的上吸力而開始在該缸體1內(nèi)向上位移；當(dāng)所述CPU單元通過所述上行程開關(guān)13測(cè)得該活 塞5即將到達(dá)該缸體1的上止點(diǎn)時(shí)，CPU單元向所述步進(jìn)電機(jī)12輸出另一脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng) 該步進(jìn)電機(jī)12反方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，從而使步進(jìn)電機(jī)12經(jīng)所述變速箱11控制所述 轉(zhuǎn)軸9反向旋轉(zhuǎn)180°，且此時(shí)的活塞5恰好或已到達(dá)上止點(diǎn)，且活塞5因下斥力而開始向 下位移；如此反復(fù)，從而使各活塞5經(jīng)相應(yīng)的連桿3驅(qū)動(dòng)所述曲軸2運(yùn)轉(zhuǎn)以帶動(dòng)所述飛輪， 飛輪通過離合器21、變速箱22驅(qū)動(dòng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車。所述CPU單元通過霍爾傳感器15檢測(cè)所述活塞5的位置，以得出同一缸體1內(nèi)的 所述活塞5與電磁鐵7的間距，并根據(jù)該間距大小實(shí)時(shí)通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整所述線 圈8中的電流大小，以使所述活塞5在上、下位移過程中，保持活塞5與電磁鐵7之間的作 用力的大小穩(wěn)定，以使本電動(dòng)機(jī)輸出的功率或扭矩的連續(xù)性和穩(wěn)定性較好。本電動(dòng)車的調(diào)速踏板(其采用現(xiàn)有技術(shù)中的油門踏板)上設(shè)有與所述CPU單元相連 的調(diào)速踏板傳感器，CPU單元通過調(diào)速踏板傳感器檢測(cè)調(diào)速踏板的位置，進(jìn)而控制各線圈8 的電流大小，從而實(shí)現(xiàn)車速控制。調(diào)速踏板傳感器可選用壓力傳感器，根據(jù)調(diào)速踏板被踏入 的深度而輸出相應(yīng)的壓力值信號(hào)。所述調(diào)速踏板可以采用調(diào)速手把(其采用現(xiàn)有技術(shù)中的 電動(dòng)自行車的調(diào)速手把)來替換，以應(yīng)用于電動(dòng)摩托車或電動(dòng)三輪車等。所述CPU單元還連接有用于檢測(cè)車輛底盤角度的車輛坡度傳感器(可采用中國專 利文獻(xiàn)CN2703248公開的汽車坡度傳感器)；當(dāng)本電動(dòng)車的前行時(shí)，若通過所述車輛坡度傳 感器測(cè)得當(dāng)前車輛在向上爬坡，且測(cè)得調(diào)速踏板的位置不變，則CPU單元根據(jù)坡度大小自 動(dòng)相應(yīng)調(diào)高各線圈8的電流，以使車速穩(wěn)定。若通過所述車輛坡度傳感器測(cè)得當(dāng)前車輛在 向下滑坡且測(cè)得調(diào)速踏板的位置不變，則CPU單元根據(jù)坡度大小自動(dòng)相應(yīng)調(diào)低各線圈8的 電流，以使車速穩(wěn)定。當(dāng)測(cè)得下坡坡度較大時(shí)，例如大于10°，且測(cè)得調(diào)速踏板已被松開，則 CPU單元啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)程序。當(dāng)CPU單元啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)程序時(shí)，由于所述曲軸2處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，CPU單元先控 制所述線圈驅(qū)動(dòng)電路停止向各線圈8供電；然后由所述CPU單元通過所述霍爾傳感器15檢 測(cè)各活塞5的位移方向，若測(cè)得同一活塞5正向下位移，則CPU單元通過對(duì)應(yīng)的線圈8提供 相應(yīng)方向的電流，以使相應(yīng)的電磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相反，以降低活 塞5的下移速率，從而制動(dòng)所述曲軸2，即使所述飛輪對(duì)外輸出負(fù)扭矩；若測(cè)得一活塞5正
7向上位移，則CPU單元通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路向?qū)?yīng)的線圈8提供相應(yīng)方向的電流，以使相 應(yīng)的電磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相同，以降低活塞5的上移速率，從而制 動(dòng)所述曲軸2。在所述曲軸2仍未停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若CPU單元通過所述下行程開關(guān)14測(cè)得該活塞5 即將到達(dá)該缸體1的下止點(diǎn)，則CPU單元向所述步進(jìn)電機(jī)12輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)該 步進(jìn)電機(jī)12按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，從而使步進(jìn)電機(jī)12經(jīng)所述變速箱11控制 所述轉(zhuǎn)軸9旋轉(zhuǎn)180°，若此時(shí)的活塞5恰好或已到達(dá)下止點(diǎn)并開始向上位移，則由于此時(shí) 的電磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相同，活塞5在開始向上位移的同時(shí)承受 來自電磁鐵7的下斥力而制動(dòng)所述曲軸2 ；若CPU單元通過所述上行程開關(guān)13測(cè)得該活塞 5即將到達(dá)該缸體1的上止點(diǎn)，則CPU單元向所述步進(jìn)電機(jī)12輸出另一脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)該 步進(jìn)電機(jī)12反向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，從而使步進(jìn)電機(jī)12經(jīng)所述變速箱11控制所述轉(zhuǎn)軸 9反向旋轉(zhuǎn)180°，若此時(shí)的活塞5恰好或已到達(dá)上止點(diǎn)并開始向下位移，則由于此時(shí)的電 磁鐵7底部的磁極性與活塞5頂部的磁極性相反，活塞5因來自電磁鐵7的上吸力而制動(dòng)所 述曲軸2 ；如此反復(fù)，以使所述飛輪對(duì)外輸出負(fù)扭矩，直至車速降至安全速度以內(nèi)，如30Km/ h ；或，直至CPU單元通過調(diào)速踏板傳感器測(cè)得調(diào)速踏板被重新踏下，此時(shí)CPU單元重新控制 所述飛輪正常輸出正扭矩。所述CPU單元通過霍爾傳感器15檢測(cè)各活塞5的位移速率低于預(yù)設(shè)值(該預(yù)設(shè)值 可通過實(shí)驗(yàn)獲取)時(shí)，即判斷所述曲軸2即將停止運(yùn)轉(zhuǎn)?？紤]到線圈8的電流不能瞬時(shí)變 化，因此在所述曲軸2即將停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，提前切斷線圈8的電源，利于節(jié)能并確保所述曲軸 2能及時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在通過所述曲軸2對(duì)外輸出制動(dòng)扭矩時(shí)，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路向所述線圈8提供的 電流為脈沖電流。所述線圈8 —側(cè)設(shè)有風(fēng)冷裝置或所述線圈8設(shè)于油冷裝置中；線圈8中 的脈沖電流的占空比與所述線圈8的溫度為線性或非線性負(fù)相關(guān)，以防止線圈8過熱。在電動(dòng)車行駛過程中，若CPU單元通過車速傳感器測(cè)得車速低于30Km/h，則CPU單 元啟動(dòng)怠速滑行程序。即CPU單元控制各線圈8中電流大小，以使車速穩(wěn)定于20Km/h。本電動(dòng)車的制動(dòng)系統(tǒng)采用現(xiàn)有技術(shù)的汽油機(jī)動(dòng)車的制動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)車速較高，如大于40Km/h，CPU單元通過制動(dòng)踏板傳感器測(cè)得制動(dòng)踏板被踩下， 即制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施制動(dòng)時(shí)，CPU單元也啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)制動(dòng)程序，直至所述曲軸2即將停止運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)，停止向各線圈8供電；或，直至CPU單元通過制動(dòng)踏板傳感器測(cè)得制動(dòng)踏板被松開，即 制動(dòng)系統(tǒng)停止實(shí)施制動(dòng)時(shí)，停止向各線圈8供電；CPU單元重新控制所述飛輪輸出正扭矩； 若此時(shí)測(cè)得調(diào)速踏板被踩下時(shí)，CPU單元重新控制所述飛輪輸出正扭矩。圖5為另一種所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，電磁鐵7設(shè)于一小齒輪16上，且該小 齒輪16的中心軸設(shè)于電磁鐵7的中心點(diǎn)上，該小齒輪16與一大齒輪17相嚙合，該大齒輪 17與所述變速箱11傳動(dòng)相連；工作時(shí)，CPU單元向所述步進(jìn)電機(jī)12輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，以 驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)電機(jī)12按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，從而使步進(jìn)電機(jī)12經(jīng)所述變速箱 11、大齒輪17控制所述小齒輪16順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其 它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其特征在于包括電力活塞電動(dòng)機(jī)(20)、連接于電力 活塞電動(dòng)機(jī)(20)中的曲軸上的飛輪、設(shè)于飛輪上的離合器(21)、與離合器(21)的輸出軸相 連的變速箱(22)、與變速箱(22)的輸出軸傳動(dòng)連接的車輛傳動(dòng)系統(tǒng)；飛輪外緣的齒圈與一啟動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合；所述電力活塞電動(dòng)機(jī)(20)包括多個(gè)缸體(1)、設(shè)于缸體(1)內(nèi)的由永磁體制成的活塞 (5)和用于將各活塞(5)與所述曲軸(2)傳動(dòng)連接的連桿(3);曲軸(2)設(shè)于各缸體(1)的 下方；所述缸體(1)的上端設(shè)有與缸體(1)同軸心線的電磁鐵(7)，電磁鐵(7)的線圈(8)與 一線圈驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電磁鐵(7)設(shè)于一由CPU單元控制的適于將電磁鐵(7)反復(fù)旋轉(zhuǎn)180°的翻轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)上；所述線圈驅(qū)動(dòng)電路與所述CPU單元相連；鄰近缸體(1)的上、下止點(diǎn)處分別設(shè)有與CPU 單元相連的上、下行程開關(guān)(13、14)；所述缸體(1)的底部中央設(shè)有與所述CPU單元相連的 霍爾傳感器(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其特征在于電動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，采用所 述啟動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述飛輪并使所述曲軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述CPU單元通過各缸體(1)底部的霍爾 傳感器(15)檢測(cè)各活塞(5)的位移方向；若測(cè)得一缸體(1)內(nèi)的活塞(5)正向下位移，則所述CPU單元通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路 向該缸體(1)上方的電磁鐵(7 )的線圈(8 )提供相應(yīng)方向的電流，以使該電磁鐵(7 )底部的 磁極性與活塞(5)頂部的磁極性相同，活塞(5)因來自電磁鐵(7)的下斥力而在該缸體(1) 內(nèi)加速下移；若測(cè)得一缸體(1)內(nèi)的活塞(5)正向上位移，則所述CPU單元通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路 向該缸體(1)上方的電磁鐵(7 )的線圈(8 )提供相應(yīng)方向的電流，以使該電磁鐵(7 )底部的 磁極性與活塞(5)頂部的磁極性相反，活塞(5)因來自電磁鐵(7)的上吸力而在該缸體(1) 內(nèi)加速上移；待各電磁鐵(7)的線圈(8)得電后，斷開所述啟動(dòng)系統(tǒng)并保持各線圈(8)中的電流方向 不變；同時(shí)，當(dāng)所述CPU單元通過所述下行程開關(guān)(14)測(cè)得一缸體(1)內(nèi)的活塞(5)即將到 達(dá)該缸體(1)的下止點(diǎn)時(shí)，CPU單元通過所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制該缸體(1)上方的電磁鐵(7)繞 該電磁鐵(7)的高度中心線旋轉(zhuǎn)180°，且此時(shí)的活塞(5)已到達(dá)下止點(diǎn)，由于此時(shí)的電磁 鐵(7)底部的磁極性與活塞(5)頂部的磁極性相反，活塞(5)因來自電磁鐵(7)的上吸力而 開始在該缸體(1)內(nèi)向上位移；當(dāng)所述CPU單元通過所述上行程開關(guān)(13)測(cè)得該活塞(5) 即將到達(dá)該缸體(1)的上止點(diǎn)時(shí)，CPU單元通過所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制該缸體(1)上方的電磁 鐵(7)繞該電磁鐵(7)的高度中心線反向旋轉(zhuǎn)180°，且此時(shí)的活塞(5)已到達(dá)上止點(diǎn)，由 于此時(shí)的電磁鐵(7)底部的磁極性與活塞(5)頂部的磁極性相同，活塞(5)因來自電磁鐵 (7)的下斥力而開始向下位移；如此反復(fù)，從而使各活塞(5)經(jīng)相應(yīng)的連桿(3)驅(qū)動(dòng)所述曲 軸(2)運(yùn)轉(zhuǎn)并帶動(dòng)所述飛輪，飛輪通過離合器(21)、變速箱(22)驅(qū)動(dòng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)，從而驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)車。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其特征在于所述CPU單元通過霍爾傳感器(15)檢測(cè)所述活塞(5)的位置，以得出同一缸體(1)內(nèi)的所述活塞(5)與電磁鐵 (7)的間距，并根據(jù)該間距大小實(shí)時(shí)通過所述線圈驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整所述線圈(8)中的電流大 小，以使所述活塞(5)在上、下位移過程中，保持活塞(5)與電磁鐵(7)之間的作用力的大小穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其特征在于各活塞(5)在相應(yīng)的缸 體(1)中對(duì)稱分布于缸體(1)的高度中心線兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其特征在于所述霍爾傳感器(15) 設(shè)于缸體(1)的底部中央，且與所述活塞(5)的底面中央相對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其特征在于所述霍爾傳感器(15) 設(shè)于一非導(dǎo)磁材料的金屬管中，該金屬管與所述活塞(5)同軸心線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用電力活塞電動(dòng)機(jī)更換原有機(jī)動(dòng)車中的汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車，其包括電力活塞電動(dòng)機(jī)、連接于電力活塞驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)車中的曲軸上的飛輪、設(shè)于飛輪上的離合器、與離合器的輸出軸相連的變速箱、與變速箱的輸出軸傳動(dòng)連接的車輛傳動(dòng)系統(tǒng)；飛輪外緣的齒圈與一啟動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合；工作時(shí)，電力活塞電動(dòng)機(jī)中的電磁鐵的線圈電流方向始終保持不變；在活塞即將到達(dá)上、下止點(diǎn)時(shí)，控制電磁鐵繞其高度中心線快速旋轉(zhuǎn)180°，以快速切換電磁鐵上下端的磁極性，從而使電磁鐵反復(fù)對(duì)活塞產(chǎn)生作用力以驅(qū)動(dòng)曲軸，其避免了現(xiàn)有技術(shù)的因線圈電流無法實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)換向而帶來的延時(shí)，確保了本發(fā)明的電動(dòng)車行駛的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02K7/02GK102120419SQ201110027300
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者貝紹軼, 趙景波 申請(qǐng)人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院