CN102729799A

CN102729799A - 电动轮及其微型电动汽车

Info

Publication number: CN102729799A
Application number: CN2011100893309A
Authority: CN
Inventors: 李荟敏; 钱有恒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开了一种电动轮及其微型电动汽车，适用于以蓄电池、超级电容或其组合或辅以内燃发电机组为动力源的串联式微型电动汽车。它包括轮毂与电机外转子采用锥面配合，螺栓紧固装配的可拆卸电动轮以及蓄电池组之间连接有对蓄电池组作串并联联接转换的档位开关，或逆变开关模组之间连接有对轮毂电机的逆变开关模组作串并联联接转换的档位开关，使微型电动汽车的驾驶操作有利于减少蓄电池的放电电流，并能方便地作电能回馈制动。

Description

电动轮及其微型电动汽车

技术领域

本发明涉及一种电动轮及其微型电动汽车，适用于以蓄电池、超级电容或其组合、或辅以内燃发电机组为动力源的串联式微型电动汽车。

背景技术

从来的微型电动汽车的电动轮主要有两类：一类为电机与轮毂一体化结构的；一类电机与轮毂分离装配的，它们与从来的汽车的轮毂结构相同。电机或带减速或不带减速直接传动轮毂。电机与轮毂一体化结构的一般不带减速机构，但不方便拆卸轮胎。使得带备胎变为多余。带减速机构的结构复杂，并且不适合被拖动，因为轮毂对电机的增速传动将带来很大的阻力，影响车辆的使用经济性。特别是对于独立电动轮驱动的电动汽车，它影响了驱动轮功能冗余的发挥，使得本来一个电动轮故障还能降低性能运行的电动车变得几乎无法运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车的电动轮，它将直接传动的电机与轮毂一体化结构的设计改为轮毂与电机外转子采用锥面配合，螺栓紧固装配的可拆卸电动轮。即满足方便更换备胎的维修需要，同时又因承载结构合理，既减轻了电动轮自重，又降低了制造成本。将这样的电动轮组成两轮驱动或四轮驱动的以蓄电池、超级电容或其组合或辅以内燃发电机组为动力源的串联式微型电动汽车，还因较轻的电动轮能进一步减少运行时的能耗和运行成本。另外，结合多电机的优势，本发明还为减少电池最大放电电流，在车辆启动或低速爬坡时采用将各电机或蓄电池组由正常运行时的并联连接改为串联连接，将降低电池极化压降与控制器开关损耗，可以既节能又延长电池寿命。

本发明的目的是这样实现的：将电机外转子铁心外圆制成锥面形，轮毂与其相配，利用锥面形配合的高度同轴无间隙的特性保证轮毂与电机外转子铁心装配的同轴度。电机外转子铁心则通过两端的端盖与端盖上的两边各一个轴承与电机轴连接，电机轴也即电动轮轴。电机的定子则安装在两端的端盖内并固定在电动轮轴上，电机电源与信号线缆通过电动轮轴上的线孔穿出，接至电机控制装置。将这样的电动轮组成两轮驱动或四轮驱动的以蓄电池、超级电容或其组合或辅以内燃发电机组为动力源的串联式微型电动汽车，造价低廉，使微型电动汽车的商业化成为可能。电机的串、并联连接操作可由类似内燃机汽车的换挡手柄连接电气转换开关操作实现。

附图说明

图1是本发明的电动轮的总成剖视图；图2是本发明的电动轮轮毂安装方法剖视示意图；图3是本发明的两轮驱动微型电动汽车电机控制主电路技术方案示意图；图4是本发明的四轮驱动微型电动汽车电机控制主电路技术方案示意图；图5是本发明的两组电池变换串并联接法的技术方案示意图；图6是本发明的四组电池变换串并联接法的技术方案示意图；图7是本发明的采用电荷泵的回馈制动技术方案示意图。

图中1.定子铁心2.转子铁心3.轮毂4.定子支架5.外端盖6.内端盖7.轮轴8.外轴承9.内轴承10.外卡圈11.内卡圈12.线孔13.电缆线14.轴承盖15.轮轴油封16.碟刹盘17.碟刹螺栓18.碟刹卡钳19.轮毂螺栓20.轮胎21.蓄电池组22.限流电感23.蓄能电容24.逆变开关模组25.档位开关26.轮毂电机27.轮毂电机28.档位开关29.档位开关30.档位开关31.轮毂电机32.轮毂电机33.轮毂电机34.轮毂电机35.档位开关36.档位开关37.档位开关38.档位开关39.制动开关40.电荷泵模组

具体实施方式

如图1所示，1为定子铁心，其上有电机绕组、转子位置传感器等未绘出。定子铁心1安装在定子支架4上，定子支架2安装固定在轮轴7上。2为转子铁心，其外圆为锥面，轮毂3通过该锥面安装在转子铁心2上，并通过轮毂螺栓19紧固。20为轮胎。5为外端盖，6为内端盖，通过止口与转子铁心2装配连接，并通过轮毂螺栓19紧固。当然，紧固端盖的轮毂螺栓19可以有一半数量的没有紧固到轮毂，即拆卸轮毂时不需要松开它们。外端盖5与内端盖6分别由外轴承8与内轴承9承载连接至轮轴7上。轮轴7上设有外卡圈10，内端盖6上设有内卡圈11，都是防止轴承滑出安装位置的。12为线孔，电机的电缆线13由其穿出。14为轴承盖，15为轮轴油封，都是起对轴系密封作用的。16为碟刹盘，通过碟刹螺栓17安装紧固在内端盖6上。18为碟刹卡钳，与碟刹盘16一起组成电动轮系的制动系。

图2所示为本发明的电动轮轮毂安装方法剖视示意图，图中清楚地显示轮毂3通过锥面配合安装在转子铁心2上，并通过轮毂螺栓19紧固。这种安装结构既能保证轮毂3与轮轴7的安装同轴度，且安装拆卸方便。同时，采用内外端盖，内外轴承相隔约为轮宽尺寸的设计，使轮系的结构构件承载受力状况良好，利于整个电动轮的轻量化设计，节约材料则降低成本，降低重量则带来运行能耗成本的降低。

在本发明中的其它系统与常规的电动汽车相同，不详述。但在充分利用两轮、四轮独立电动驱动的优势，本发明公开一种对两轮、四轮等多轮独立电动驱动的控制主电路技术方案。

图3所示为本发明的两轮驱动微型电动汽车电机控制主电路技术方案示意图，两轮既可以是两前轮，也可以是两后轮。其中21为蓄电池组，22为限流电感，23为蓄能电容，24为逆变开关模组，25为档位开关，26为轮毂电机，27为轮毂电机。按图3所示，当档位开关25在常开触点断开时，两个轮毂电机26、27的控制逆变开关模组主电路是串联连接的，它们的实际工作电压降低了一半，轮毂电机的最高转速降低了。当然，两个逆变开关模组的开关不一致，有小部分电流要靠蓄能电容23吸收。否则，两个逆变开关模组不能以这样的串联连接方式工作。当档位开关25在常开触点闭合时，两个轮毂电机26、27的控制逆变开关模组主电路是并联连接的，它们的实际工作电压为蓄电池组21的输出电压。轮毂电机按常规工作。这样的工作电压的切换，有两个用途：一个是启动时降低对蓄电池组的输出电流，有利于蓄电池组的使用寿命；另一个是在高速运行需要减速或下坡需要制动时可以方便地使轮毂电机运行在发电状态，提供回馈制动。有利于车辆行驶安全与节能。当然，为控制回馈电流，防止制动力太大，可以采用制动电阻或电子斩波开关等，不赘述。

图4所示为本发明的四轮驱动微型电动汽车电机控制主电路技术方案示意图，它是对两轮方案的延伸，其中28、29、30为档位开关，31、32、33、34为轮毂电机。因为有3个档位开关，所以有个操作顺序：3个档位开关全部闭合，4个轮毂电机的逆变开关模组全部并联以蓄电池组21的输出电压工作；档位开关29断开，档位开关28、30闭合，轮毂电机31、32的逆变开关模组并联后与33、34这2个并联的逆变开关模组串联，4个轮毂电机的逆变开关模组全部并联以蓄电池组21的一半输出电压工作；3个档位开关全部断开，4个轮毂电机的逆变开关模组全部串联以蓄电池组21的四分之一输出电压工作。以蓄电池组的四分之一输出电压工作来控制轮毂电机进而控制车速，在下长坡时是有它特殊的价值的。因为微型电动汽车常用的高效率直流无刷电机在工作电压不变且低速运转时要进行回馈制动，技术比较复杂。解决同样问题的技术方案还可以是直接改变蓄电池组21的串并联接法，以下将述及。但微型车使用的蓄电池组较少，可能就是一块或两块集成的蓄电池组，如果还采用快换蓄电池组的方式运行微型电动汽车，蓄电池组的集成既有必要，改变蓄电池组的串并联接法就变得不好操作了。

如图5所示为本发明的两组电池变换串并联接法的技术方案示意图，闭合档位开关35，两组蓄电池并联工作；断开档位开关35，两组蓄电池串联工作。

如图6所示为本发明的四组电池变换串并联接法的技术方案示意图，闭合档位开关36、37和38，四组蓄电池并联工作；闭合档位开关37同时断开档位开关36和38，四组蓄电池两两串联后再并联工作；档位开关36、37和38全部断开，四组蓄电池串联工作。档位开关36、37和38只有这三种操作方法是允许的，其它操作方法包括故障都有可能会对蓄电池组造成危害，这是该技术方案的缺陷。所以蓄电池组采用两组变换串并联接法较好。类似地逆变开关模组也是采用两组变换串并联接法较好。当然，为了扩展回馈制动的运用范围，将它们同时采用也是可行的简单技术方案。需要指出的是在本发明的微型电动汽车上，这些档位开关都将整合在共一个手柄的换档操纵杆上，向汽车一样会有前进1、2、3档，空挡和倒档。

如图7所示为本发明的采用电荷泵的回馈制动技术方案示意图，制动操作时，断开制动开关39并投入电荷泵模组40，将轮毂电机26、27发出的电力回馈给蓄电池组21，并对车辆提供制动力。这种技术方案可以不对蓄电池组或逆变开关模组作串并联切换。

指定图1为本发明的实施例。

Claims

1.一种电动轮，适用于以蓄电池、超级电容、或内燃发电机组为动力源的串联式微型电动汽车，其特征在于电动轮的轮毂与电机外转子铁心之间是用锥面配合安装的，并用螺栓紧固。

2.一种微型电动汽车，特别是以蓄电池、超级电容或其组合或辅以内燃发电机组为动力源的串联式微型电动汽车，其特征在于它的蓄电池组之间连接有对蓄电池组作串并联联接转换的档位开关，或逆变开关模组之间连接有对轮毂电机的逆变开关模组作串并联联接转换的档位开关。

3.根据权利要求1所规定的发明，其特征在于电动轮的轮毂与电机外转子铁心之间是用锥面配合安装的，电机内外端盖与电机外转子之间的紧固和轮毂与电机外转子铁心之间的紧固共用部分或全部螺栓。

4.根据权利要求2所规定的发明，其特征在于逆变开关模组的直流端连接有蓄能电容。