[发明专利]一种节能电动车及其驱动、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，具体涉及其电源调制产生的周期性时 序通断电流、时序供电幅值以及对应电动装置的结构和驱动、制动方法。

背景技术

电动自行车源于在脚踏自行车上加装电源系统助力，满足蹬自行车上坡助力的 需求。目前，我国电动自行车已发展为一种纯由电池驱动的行驶工具，据行业披露 的数据，我国电动自行车市场保有量已达到1.5亿辆以上。

随着市场的发展，电动车所配用的电动机也从通用型向专业设计方向发展，新 一代专用电机均具有体积小重量轻的优点，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。

但是，上述电机控制的基本思路，通常仍建立在电动机内部电磁力相互作用模 型、绕组结构不改变的基础上，研发主流集中在传统“倒相”所伴随电流相位、电 机内部旋转相角带来的相角位控制思想范畴，技术开发收益不尽人意。

近年来国内外同行均试图开发在轮沿设置原动机构的电动轮，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配用单元结构电动机、供电方式局限于逆变 电流方向和相角位控制的设计缺陷，提供一种通过电源调制器将直流电源改变为时 序供电方式的设计方案，同时电动装置不再采用电动机安装在轮轴位置的流行设计， 也无需通过链条传递电动机扭矩，结构简单，转矩大，工艺容易实现。

本发明提供的一种高效节能的电动车，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；所述电动车的电源调制器包括电源输入端1a、 驱动信号输入端1d和时序电流输出端1b，所述的电源输入端电连接电池组8的正负 极；所述的电动车至少一个车轮设置电动装置3；所述电动装置包括至少一个定子单 元3a和至少一个转子单元3b；所述定子单元安装在靠近车圈6的车架上；所述转 子单元设置于车圈上，其由非永磁体的导磁介质固体或软体成形材料制成，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100mm；

所述电源调制器的时序电流输出端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850W。

所述转子单元3b设置于车圈上的安装位置包括转子单元嵌合在车圈外缘、内缘 或内部以及与车圈实行一体化设计制造；转子单元在不影响安装于车圈的前提下不 限形状；若干个转子单元在车圈安装时相间设置，优选均匀排布。

优选的，所述定子单元3a由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其内 部线圈绕组可任意串联、并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线外 接回路；对外电连接的方式可以为两线或多线构成的回路；