[发明专利]一种基于磁流控制的电动车及其驱动、制动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车的电源动力设计领域，具体涉及一种基于电动装置内部磁流 特点进行时序供电控制的电动车及其驱动和制动方法。

背景技术

目前我国电动自行车的市场保有量已达到1.5亿辆以上，2013年电动三轮车产 量逾1000万台，区域用电动四轮车发展迅猛。

市场电动车普遍配用的是永磁无刷电动机，配件产业链成熟，目前正从通用型 向专业设计方向发展，其配备的电源控制器也力图运用开关电路，尤其是通过脉冲 调制技术降低电机工作过程的无功损耗。目前电动车的动力技术发展主要有两个方 向，一是改进电动机专业制造技术，二是改善电动机节能控制，但这两个方向在技 术发展思路上都受到了较大局限，例如；

1)电机：电动自行车习惯配用的是轮毂式电机，市场普遍认为轮毂式电机技术 已发展成熟，行业通常使用的电机结构原理大多属于通用型，主要竞争集中在材料 和人力成本的控制，较少关注电机变形技术开发带来的应用效能提升。

2)电机控制：近年市场己普遍应用PWQ技术来控制电机的转速，即占空比可 变的脉冲波形，通过其对半导体电力器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一 系列幅值相同而宽度不相同的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需的波形。 根据其特性，按一定的规则对个脉冲的宽度进行调制，即可改变电路输出电压或输 出频率的大小，达到控制电机转速的目的。

目前市场电动车的电机研发主流集中在传统“倒相”控制的思想范畴，普通直 流电动机虽使用直流电源，但直流电进入电机内部是使用电刷或电子装置将直流电 调制为通电方向交替变换的电流，使电机在内部产生旋转磁场，这一传统控制思想 称之为“倒相”，伴随产生了电流相位、电机内部旋转相角、绕组感生电流及其相 应的相角位控制等传统技术，近年技术开发收益不尽人意。

国内外同行近年还试图开发在轮沿设置电动装置的电动车，这一思想方法古来 有之，中国古代已普遍使用水车，其工作原理并非在水车的轮轴设置旋转动力机， 而是沿水车轮页的切线方向在合适的时间给予一杯水(一份势能)，该杯水的下落势 能转变成水车环绕轴心旋转的动力。但是，当这一水车模型被平移到电动车领域时， 并未获得预期的开发成功。例如市场上一种在车圈外缘设齿并安装输出轴带齿电动 机的电动自行车，通过齿轮传递电动机的轴输出动力，这类设计虽有新意，但由于 采用传统设计的电动机和常规方式的动力供电，其电能转换效率与轮毂式电机类同， 并且在车圈外缘设置电动机会受到功率的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电动车的供电方式局限于配用单元式电动机、电流 调制方式为逆变方向和相角位控制的设计缺陷，提供一种基于电动装置内部磁流控 制、通过电源调制器将直流电源改变为通断时序供电方式的设计方案，结构简单， 转矩大，工艺容易实现，满足电动车的技术设计需求。

本发明提供的一种基于磁流控制的电动车，所述电动车包括电源调制器1、驱动 操控装置9a、车架4和至少一个车轮5；所述电源调制器包括电源输入端1a、时序 电流输出端1b和驱动信号输入端1d，所述的电源输入端电连接电池组8的正负极； 所述电动车至少一个的车轮设置电动装置3；所述电动装置包括至少一个定子单元 3a和若干转子单元3b；所述定子单元安装在靠近车圈6的车架上；所述若干转子单 元包括至少一个永磁体转子单元3b1和至少一个导磁体转子单元3b2，并相间设置于 车圈上，且伴随车轮旋转，其与定子单元形成的周期性相对气隙3d不大于60mm； 所述的永磁体转子单元多个在车圈上设置时，其磁极方向相同；

所述电源调制器的时序电流输出端1b电连接定子单元的内部绕组，驱动信号输 入端1d电连接驱动操控装置9a；所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的指令， 并对定子单元的内部绕组输出电流。

优选的，所述电源调制器的额定功率不超过3KW。

所述转子单元3b1/3b2相间设置于车圈6上，其安装位置包括嵌合于车圈的外缘、 内缘、车圈内部或与车圈一体化设计制造，在不影响安装于车圈的前提下不限形状； 若干个转子单元3b1/3b2在车圈6安装时优选均匀排布。

优选的，所述永磁体转子单元3b1若干个在车圈6上同极向设置，包括N/S两 极连线与车圈6同轴法线10重合/垂直的4种典型组合状态，以及在4种典型组合状 态基础上N/S两极连线偏转不超过25度。