CN2839021Y - 电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车，包括：车架、车身、转向机构、制动机构、直流无刷电动机、蓄电池和控制电路，车架的前端安装有前梁，前梁的两端安装有两个前轮，前梁与前轮的连接为羊角轴式连接结构或前叉U型轴式连接结构。车架的后端安装有后轴，后轴的两端安装有两个后轮。两个前轮为驱动轮，每个前轮分别由一个电动机驱动，轮毂与直流电动机为一体结构。电动机正反转转换控制电路控制电动机的正反转。本实用新型为双前轮轮毂电动机驱动，能实现电子自动差速器功能。无机械传动，减少了由齿轮变速传动的效率损耗，机械效率提高了23％。采用前轮驱动时，使重量相当于减轻了约9％，致使阻力减小约9％，提高了效率18％，将使本实用新型的机械效率提高了约36.9％。

Description

电动汽车

                            技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车，特别涉及一种双前轮电动机直接驱动的电动汽车。

                            背景技术

专利号为99246523、实用新型名称为“电动汽车”的专利，公开了一种电动汽车，属交通工具领域。由车架、转向机构、前轴、前轮、后轮、后轮轴、挡风板、蓄电池、电动机、刹车机构和控制电路组成，两后轮分别安装在处于同一轴线上的两后轮轴上；前轴与车架之间安装有减振弹簧，后轮轴与车架之间安装有减振弹簧和油压减振器；两后轮轴各有一个电动机驱动。本实用新型结构简单、耗电量少、减振效果好、驱动力大。其权项为“一种电动汽车由车架、转向机构、前轴、前轮、后轮、后轮轴、挡风板、蓄电池、电动机、刹车机构和控制电路组成，其特征在于：挡风板设在车架前端；车架上设有座椅，车身为敞开式的；蓄电池安装在座椅下；两后轮分别安装在处于同一轴线上的两后轮轴上；前轴与车架之间安装有减振弹簧，后轮轴与车架之间安装有减振弹簧和油压减振器；两后轮轴各有一个电动机驱动，转向时通过控制电路可控制两个电动机的运转，实现两后轮差速转动。”

专利号为03220253、实用新型名称为“客货两用微型电动汽车”的专利，公开了一种电动汽车，属交通工具领域其由货厢、后桥、直流电动机、车架、蓄电池、座椅、钢板弹簧悬架、制动与驻车系统、前桥、车轮、车身、电器控制系统、转向系组成，其特征为直流电动机轴上的主动链轮通过链条与后桥差速器壳体上的大链轮相连接，以驱动后轮转动。车架后部采用螺栓连接货厢或后排座椅。车身覆盖件全部采用玻璃纤维复合材料。其加工成本低结构简单，车辆装备质量轻、效率高、制造和使用成本低，操纵简便，易维护检修，安全经济，且无环境污染、噪声小、节能、有载客和载货二种形式，变换简便。其权项为“客货两用微型电动汽车，其由货厢(1)、后桥(2)、直流电动机(3)、车架(4)、蓄电池(5)、座椅(6)、钢板弹簧悬架(7)、制动与驻车系统(8)、前桥(9)、车轮(10)、车身(11)、电器控制系统(12)、转向系(13)组成，其特征为直流电动机(3)轴上的主动链轮(14)通过链条(15)与后桥差速器壳体上的大链轮(16)相连接，以驱动后轮转动。”

专利号为86206640、实用新型名称为“家用微型电动汽车”的专利，公开了一种适合乘坐四人的家用微型电动汽车，以直流电动机及蓄电池为动力源，利用两辆拆去二只发动机、二只座垫、二只方向把的轻骑平行联接，再装上雨篷而成。该汽车制造简单、占地面积小、成本低。其权项为“一种家用微型电动汽车，它包括雨蓬、车架、车轮、座椅等，其特征在于：(1)汽车下部由二辆轻骑平行联接成，用钢梁(9)及(5)将二辆拆去二只发动机、二只座垫、二只方向把的轻骑平行联接，在钢梁(9)上装有方向把(11)拨叉(10)及钢梁(1)的转向机构，靠方向把一侧的一辆轻骑用直流电动机(12)取代发动机，用一只多级接头开关(2)改变蓄电池的个数或电压而改变直流电动机的转速；2以蓄电池和直流电动机为动力源。”

专利号为89212948、实用新型名称为“电动汽车”的专利，公开了一种以蓄电池为能源的电动汽车，后桥有两个直流电机与驱动轮相连，制动系统由钢丝绳，滑轮组和手闸组成，车速调节通过蓄电池与电机通路上的串并联转换开关完成。该车若采用可变复激直流电机，其效果更好。其权项为“一种电动汽车，具有主梁、前桥、方向盘，其特征是：后桥为两组独立动力悬挂，后桥上的两台电动机分别与两个驱动轮相连结，电机固定于驱动支架上，支架与主梁之间有减震机构，电机输出端与驱动轮之间有传动机构相连，电动汽车制动系统由钢丝绳和滑轮组构成，住车手闸与后轮制动滑轮相连，电机与蓄电池之间的通路上接入一个串并联转换开关以控制改变车速。”

专利号为01202978、实用新型名称为“电动小汽车”的专利，公开了一种遇到阻力不能前进时能自动倒回的电动小汽车，它是在已有的电源驱动电机旋转，电机通过齿轮传递结构驱动车轮旋转，并且各部件互不独立，电连接采用焊接方式的电动小汽车的电源和电机之间，联接一换向器，小车受到阻力突然停止前进时能立即改变电流方向，使电机反转，小车倒回，并使小车两端的发光二极管交替发光，使车上的乘载物立即转过180°，各个部件相互独立，用螺丝钉固定在一起，电路采用插头插座的方式联接，便于拆卸组装。其权项为“一种电动小汽车靠电源驱动电机旋转，电机通过齿轮传递结构驱动车轮旋转，啦叭、车灯和电机并联，各个部件互不独立，以焊接方式直接电连接，其特征是：在电源和电机之间联接一换向器，两端的车灯(发光二极管)和中间的电磁铁转向器与电机并联，齿轮转向器通过电机部分的传导轴与电机衔接，各部件相互独立，用螺丝钉固定在一起，电路采用插头插座的方式联接。”

专利号为00205960、实用新型名称为“新型电动汽车”的专利，公开了一种电动汽车，它包括底盘车架、车身、电动机、电池、传动系统，控制及转向系统、车轮、安全及指示系统、电路系统，所述的电池是这样设置的，电池分布在车架两侧，在电池的高度方向上，电池的一半处于车厢内乘客脚踏底板的上边，一半处于所述脚踏底板的下边，而处于脚踏底板上边的电池部分是设置在乘客座椅的下方；在车身两侧放置电池之处设有电池的侧门盖。其效果是电池的重量和占用面积很好地结合于公共汽车的车架之上，解决了由于电池高度所带来的问题，使得电池放置得更加合理，保持了电动汽车的原有性能，同时为行驶和操作提供了方便。其权项为“一种电动汽车，它包括底盘车架、车身、电动机、电池、传动系统，控制及转向系统、车轮、安全及指示系统、电路系统，其特征是所述的电池是这样设置的，电池分布在车架两侧，在电池的高度方向上，电池的一半处于车厢内乘客脚踏底板的上边，一半处于所述脚踏底板的下边，而处于脚踏底板上边的电池部分是设置在乘客座椅的下方；在车身两侧放置电池之处设有电池的侧门盖。”

专利号为93209917、实用新型名称为“电动汽车”的专利，公开了一种电动汽车，包括：一分离式电瓶拖车，连在一般电动汽车后，承载沉重的电瓶，以减轻车的重量，增进车的性能；多个小型交流发电机，设有车轮近侧，一轮一机，借车轮转动发电，供电路系统及电瓶充电之用，使车延长行驶路程；兼有“后置电动机后轮驱动“和“前后置电动机四轮驱动“两种形式，供大小车辆采用；一安全气囊，放在车的前部，撞车时可保护驾驶人；还设有两片式车前覆盖片，其下片可在上片下向内侧滑动，撞车时可免受损。其权项为“一种电动汽车，包括底盘及车身、电动机、电瓶、传动系统、控制及转向系统、悬吊系统、车轮、安全及指示系统与电路系统，其特征在于，还包括：一分离式电瓶拖车，连接在汽车主体之后，承载该车所需的所有电瓶；多个小型交流发电机，装置在车轮近侧，一轮一机，借车轮转动而发电，以供所述电路系统及电瓶充电所需；兼有“后置电动机后轮驱动”和“前后置电动机四轮驱动”两种型式；一安全气囊，放置在车的最前部；以及一两片式车前覆盖片，由上下两片组成，下片可在上片下向内侧滑动。”

专利号为93238657、实用新型名称为“电动汽车”的专利，公开了一种电动汽车，包括汽车行走部分、变速箱总成、离合器总成，工作电瓶及线路，动力电机及动力蓄电池。其特征在于有两组或两组以上性能相同的动力蓄电池组；联系于控制踏板的状态开关通过开关元件控制动力蓄电池组的并联或串联输出，在变速箱总成动力输出轴处，设置增速传动轮对，高速轮连接一发电机。本实用新型除保持普通燃油汽车操作特征外，具有易启动，能延长动力蓄电池使用寿命等特点。其权项为“电动汽车，包括汽车行走部分，变速箱总成，离合器总成，工作电瓶及线路，动力电机及动力蓄电池，其特征在于：a.有两组或两组以上性能相同的动力蓄电池组，联系于控制踏板的状态开关连接于控制动力蓄电池组的并联或串联输出的开关元件，开关元件连接于动力蓄电池组；b.在变速箱总成动力输出轴处设置增速传动轮对，高速轮连接一发电机。”

专利号为89212948、实用新型名称为“电动汽车”的专利，公开了一种一种以蓄电池为能源的电动汽车，后桥有两个直流电机与驱动轮相连，制动系统由钢丝绳，滑轮组和手闸组成，车速调节通过蓄电池与电机通路上的串并联转换开关完成。该车若采用可变复激直流电机，其效果更好。其权项为“一种电动汽车，具有主梁、前桥、方向盘，其特征是：后桥为两组独立动力悬挂，后桥上的两台电动机分别与两个驱动轮相连结，电机固定于驱动支架上，支架与主梁之间有减震机构，电机输出端与驱动轮之间有传动机构相连，电动汽车制动系统由钢丝绳和滑轮组构成，住车手闸与后轮制动滑轮相连，电机与蓄电池之间的通路上接入一个串并联转换开关以控制改变车速。”

专利号为90216644、实用新型名称为“电动微型客车”的专利，公开了一种微型电动客车，由底盘、车架、车壳、车轮和驱动机构等部件组成。其特点在于用装于车内的蓄电池组供给电能，直接驱动分别装于两个后车轮轮毂的两个永磁直流电动机，并采用晶闸管脉冲调速电路对电动机调速而省却减速、差速机械传动机构，车辆前部装有小型汽油发电机可在行驶途中对蓄电池充电和供给电机电能。转向灯则为深暗色背景下的多个发光二极管群构成。车体小巧、结构简单、噪音小、成本低、耗电省、使用安全方便。其权项为“一种电动微型客车，包括有底盘、车架、车壳、车轮、驱动机构，其特征在于：(1)在两个驱动后轮的轮毂上分别安装有由于装于车内的蓄电池组供给电能，并采用晶闸管脉冲调速电路调速的两个永磁直流电动机，用于分别直接驱动后轮；(2)在车辆的前部装有一台能在行驶途中对蓄电池组充电的小型汽油发电机组；(3)转向标志灯是用深暗色背景下的多个发光二极管构成的。”

专利号为00205960、实用新型名称为“新型电动汽车”的专利，公开了一种电动汽车，它包括底盘车架、车身、电动机、电池、传动系统，控制及转向系统、车轮、安全及指示系统、电路系统，所述的电池是这样设置的，电池分布在车架两侧，在电池的高度方向上，电池的一半处于车厢内乘客脚踏底板的上边，一半处于所述脚踏底板的下边，而处于脚踏底板上边的电池部分是设置在乘客座椅的下方；在车身两侧放置电池之处设有电池的侧门盖。其效果是电池的重量和占用面积很好地结合于公共汽车的车架之上，解决了由于电池高度所带来的问题，使得电池放置得更加合理，保持了电动汽车的原有性能，同时为行驶和操作提供了方便。其权项为“一种电动汽车，它包括底盘车架、车身、电动机、电池、传动系统，控制及转向系统、车轮、安全及指示系统、电路系统，其特征是所述的电池是这样设置的，电池分布在车架两侧，在电池的高度方向上，电池的一半处于车厢内乘客脚踏底板的上边，一半处于所述脚踏底板的下边，而处于脚踏底板上边的电池部分是设置在乘客座椅的下方；在车身两侧放置电池之处设有电池的侧门盖。”

专利号为03219325、实用新型名称为“电动家用轿车”的专利，公开了一种电动家用轿车，属机械制造领域。关键的技术是焊制电瓶箱和电瓶箱槽；车外充电备换，不用长时间停车充电。该车的技术特征是：车厢前、后各有一个可掀起的盖，盖下车架上各置一个电瓶箱槽，焊制电瓶箱数只，充好电，除车上装两个外，其余备用。后轴上装主、副两个电动机，以齿轮传动，驱动车辆。主、副两台电动机通过电路控制器，分别连接两个电瓶箱形成两个驱动系统，一般主、副两个驱动系统可依次使用，需要大功率时可用双系统驱动。其用途在于：替代燃油轿车，满足能源和环保的要求。其权项为“电动家用轿车，以蓄电瓶供电，其特征是：其车厢前、后部各有个可掀起的盖(1)，盖下车架相应位置、各有一个可置放电瓶箱(3)的电瓶箱槽(2)。”

专利号为02254534、实用新型名称为“使用蓄电池集装箱的电动汽车”的专利，公开了一种使用蓄电池集装箱的电动汽车，由电动汽车车身、电动汽车车身上蓄电池集装箱放置仓、蓄电池集装箱、电动汽车上驱动电动机结合构成，蓄电池集装箱由叉车叉装或吊车吊装或集装箱搬运车搬运快速更换。其权项为“一种使用蓄电池集装箱的电动汽车，由前轮、后轮、车身、电动机、蓄电池组、车身上的蓄电池放置仓、电动机调速控制器、电动汽车转向机构、刹车机构结合构成，其特征在于蓄电池组安装放置在蓄电池集装箱内，蓄电池集装箱放置在车身上的蓄电池放置仓内或车身外的蓄电池集装箱放置仓架上，蓄电池集装箱与车上的调速控制器之间通过可快速接通与分离的插座一插头结构连接，电动机安装在车身底盘上或车轮轮轴上或轮毂上。”

                        发明内容

本实用新型的目的是提供一种采用双前轮电动机驱动、轮毂与电机一体化、无机械传动的电动汽车。

为了实现上述目的，本实用新型电动汽车，包括：车架、车身、转向机构、制动机构、直流电动机、蓄电池和控制电路；车架的前端安装有前梁，前梁的两端安装有两个前轮，车架的后端安装有后轴，后轴的两端安装有两个后轮，其特征在于：两个前轮为驱动轮，每个前轮分别由一个直流电动机直接驱动，每个前轮的轮毂与直流电动机为一体结构。

根据所述的电动汽车，其特征在于：所述的前梁与前轮的连接为羊角轴式连接结构。

根据所述的电动汽车，其特征在于：所述的前梁与前轮的连接为前叉U型轴式连接结构。

根据所述的电动汽车，其特征在于：所述的直流电动机为直流无刷电动机。

根据所述的电动汽车，其特征在于：所述的控制电路中包括电动机正反转转换控制电路，其三个相序控制信号输入端分别与一异或门集成电路连接，转换开关K也与异或门集成电路连接，异或门集成电路的输出端输出三个换相控制信号，控制直流无刷电动机的正反转。

本实用新型的优点效果：

1、本实用新型采用双前轮电动机驱动、轮毂与电机一体化技术，能实现电子自动差速器功能。双前轮轮毂电动机驱动，无机械传动，减少了由齿轮变速传动的效率损耗，并使维护保养费用降低。采用无级变速，能量利用率高，机械效率高了约23％。当采用前轮驱动时，驱动力矩将产生使机体重量具有减轻的效应，使重量相当于减轻了约9％，致使阻力减小约9％，将使能耗减小，机械效率提高了18％；这就将使本实用新型的机械效率提高了36.9％。

2、电动汽车具备低噪声、零排放和综合利用能源等优点。作为民用(家庭)交通工具，低成本、高性能。

3、以蓄电池直流电为能源，环保型产品。每组90Ah48V蓄电池充一次电的续行里程大于50km，每组180Ah48V蓄电池充一次电的续行里程大于100km，百公里耗电10度。最大爬坡能力不小于10％。

4、倒车功能良好，前进与倒车的转换开关由数字信号弱电控制，操纵灵活可靠。

5、电源通断程序：经过两次不同的连续动作(开关)，才能完成从“电源切断”到“可行驶”状态。“电源切断”，驱动系统关闭，车辆无主动的行驶。

                        附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A向视图。

图3为图2的俯视示意图(视图方向旋转180°)。

图4为本实用新型的车架结构示意图。

图5为本实用新型的另一种结构示意图。

图6为图5的B向视图。

图7为本实用新型的转向运动学示意图。

图8为本实用新型中的直流无刷电动机正反转转换控制电路原理图。

附图中：1、前轮；2、车架；3、前梁；4、拉杆及支座总成；5、转向器总成；6、电机控制器总成；7、电源及控制开关；8、总线控制开关总成；9、刹车与调速总成；10、蓄电池；11、后轮；12、车座；13、羊角轴；14、转向梯形臂；15、羊角轴联结立轴；16、钢板弹簧支承座总成；17、钢板弹簧；18、钢板弹簧固定部件总成；19、转向拉杆总成；20、前叉U型轴。

                        具体实施方式

下面接合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的设计原理：

本实用新型以蓄电池直流电为能源，采用双前轮电动机驱动，轮毂与电机一体化技术，无机械传动，采用无级变速，能实现电子自动差速器功能。

1、转向系统：是用来控制车辆的行驶方向的。为了使车辆转向，必须在车辆上造成一个与转弯方向一致的转向力矩。产生转向力矩的方法基本上有两种：利用地面对导向轮产生的侧向力；改变两侧驱动轮上的驱动力的大小和方向。本实用新型采用昌河车等微型车的“利用地面对导向轮产生的侧向力”的转向方式，采用方向盘式齿条连杆式转向器，技术成熟可靠。

2、前轮定位

(1)前轮前束：轮子在中立位置时，两轮子后面与前面最外端之间距离之差。

本实用新型采用二轮转向，转向时要求轮子对机体不作偏转，靠两侧驱动轮扭矩不等实现转向。转向的基本要求是，各轮子作纯滚动而无滑动，因此转向时的二个必须条件是：

①转向时所有各轮子都能自由地绕轮轴以不同的角速度旋转；

外侧轮子比内侧轮子所走的路程要长，其转速高，称为快速侧；内侧轮子走的路程短些，转速应慢些，称为慢速侧。

设本实用新型的转向半径为R，轮距为B，快速侧和慢速侧后轮的角速度为ω₂和ω₁，则其关系式为：

$\frac{{\mathrm{\ω}}_2}{{\mathrm{\ω}}_1}=\frac{R+0.5B}{R-0.5B}$

因本实用新型的二后轮为从动轮，各轮在轮轴上能自由转动，可满足不同转速的要求；而二前轮为主动轮，各轮分别由不同的电动机及控制器作用，有自动差速器的功能，并兼有差速锁的功能，因此，二前轮也能满足不同转速的要求。

②转向时所有各轮轴心速度矢量的垂线应通过垂直于水平面的同一轴线。

转向是从直线行驶状态(R＝∞)逐步过渡到以某一转向半径R转向的，在R＝∞转变为某定值的过程中，转向半径的大小，因转向轴线的位置而时刻在变动，所以这一轴线称这瞬时轴线。按照第二个要求，慢速侧前轮的转角α必须大于快速侧前轮的转角β。

转向时前轮偏转不同角度的要求可以用各种不同的转向机构来实现。其中转向梯形和用双拉杆机构是结构简单、工作可靠的形式，本实用新型采用的是转向梯形结构。

前束量一般选在1.5～12mm，本实用新型选择了5mm左右的前束量。前束可用改变转向梯形的横位杆长度来调整。

(2)内倾角：立轴的上端向里倾斜的角度。内倾角的目的是，使前轮稳定在中立位置，偶尔偏离中立位置或转向结束时使前轮有自动回到中立位置的作用。因为立轴内倾，前轮偏转时会将机体抬高，被抬高了的前桥在车辆重量的作用下，随时都有下落到最低位置即稳定位置的趋势，也就是有使前轮回到原来中立位置的趋势。这时轮子的中立位置与稳定位置是重合的。立轴内倾有利于轮子的稳定，即有利于车辆的直线行驶稳定性，但转向时有些费力。内倾角一般选取3～9°角，由于本实用新型的时速不超过40km/h，内倾角选为5°左右。

(3)后倾角：转向节立轴的上端向后倾斜一个角度。其目的是，使前轮偏转后有自动回到中立位置的作用。前轮偶有偏转时，在前轮支承面的中心处就受到路面的反作用力的作用，产生一个使轮子回到中立位置的力矩，使轮子回位。即内轮回正，外轮稳定。后倾角越大，侧反力矩迫使轮子回位，产生幌头现象越强烈。所以，一般选取0～5°角。本实用新型选取了不超过2度角。

(4)前轮外倾角：前轮上端向外倾斜一个角度。前轮外倾后，地面对车轮的垂直反力的轴向分力指向前轮轴的根部，使前轮始终压向内端大轴承，抵消前轮在转向或横坡上时所承受的向外的部分轴向分力，减轻了外端小轴承的负荷，减少前轮脱落的危险。

外倾角增加，转向阻力臂减少，有利于转向轻便，但不利于轮子的稳定。外倾角选在2°左右。

3、制动系统：制动系由制动器和操纵机构两部分组成。功能是使行驶的车辆减速，并迅速停车，且保证车辆能停在一定的坡度上。

制动器的结构：本实用新型采用的是简单式双蹄制动器，采用的是固定凸轮式。这种制动器，结构简单、操作力小、散热良好，但磨损不均匀。

操纵机构：本实用新型采用机械式的操纵机构。

4、电动机系统：

(1)电动机系统：

动力性能：设计时速不超过40km/h，可选用2个500w直流无刷电机，电机的额定转速为540r/min，时速是40km/h；最大功率为2kw时转速为450r/min。

行驶通过能力：经过路面试验，都能正常行驶，最大行驶爬坡不小于10％，起步最大爬坡能力不小于5％。

(2)控制器系统(控制电路部分)：采用500～1000W直流无刷电机控制器，每个电机单独使用各自的控制器或者使用共同的控制器，这样，起到了自动差速器的功能。

直流无刷电机控制器可选用已有的直流无刷电机控制器，如：“康杨牌无刷电动机控制器”或协洋牌无刷电动机控制器”。

控制器具有限流保护功能，限流值为17～20A，使得低速特性差，输出扭矩低，同时，控制器具有刹车断电功能，这就使得在上坡起动能力差。为了解决上坡起动这一问题，设置成用常闭开关断开刹车断电功能，使其刹车不断电，这样，可控制刹车断电功能。

5.车架：由于本实用新型的设计最高时速不超过40Km/h，设计最大输出功率为不超过3KW，因此，在保证稳定性、安全性的前提下以减轻整车重量为切入点，车架简单而牢固、可靠。

6.行走装置：采用双前轮电机驱动、轮毂与电机一体化技术，无机械传动，采用无级变速。电动汽车转向时，由于两个前轮受转向阻力的不同，分别改变两个驱动电动机的转速，能实现电子自动差速器功能。以后轮制动为主，后轮弹簧钢板支撑减震，前驱动轮及电机总成采用三角形并以弹簧钢板支撑构成悬挂式减震，或者前驱动轮及电机总成以弹簧钢板支撑减震。

本实用新型双前轮驱动的优点：双前轮驱动比后轮驱动时驱动力大，效率高，使电动车的后轴重量减小了约9％，阻力也相应减小了9％，电机的效率相当于增加了9％。相当于效率提高了18％。

7、本实用新型的技术特征：

(1)双前轮电动机驱动，轮毂与电机一体化，无机械传动、效率高。

本实用新型是采用双前轮电机驱动，轮毂与电机一体化技术，无机械传动，能量利用率高，机械效率高。当采用传统机械传动时，圆柱齿轮传动的效率约为0.95，圆锥齿轮传动的效率约为0.93，差速器的传动效率约为0.8，再加上一级链传动，链传动的效率约为0.95～0.98，总的传动效率约为0.77。这样，采用电机直接驱动时，需要1Kw的功率，而用机械传动时则要1kw÷0.77＝1.3kw的功率。当采用后轮驱动时，驱动力矩将产生使机体增重的效应，使重量增加了约9％，致使阻力变大约9％，将消耗更大的能量；当采用前轮驱动时，驱动力矩将产生使机体重量具有减轻的效应，使重量相当于减轻了约9％，致使阻力减小约9％，将使能耗减小；这就将使本实用新型的机械效率提高了约18％；因此，后轮驱动机械传动方式要比本实用新型的效率降低了36.9％。这样，本实用新型的1kw的功率相当于后轮机械传动时大于1.58kw以上的功率。

(2)直流无刷电动机正反转转换控制电路

作为动力源的电机，选用的是2个500～1000w共1～2kw的直流无刷电机。与其配套的控制器，没有使电机反转的功能，当电机没有反转功能时，就无法实现车辆的倒车功能。因此，为了解决倒车问题，必须解决电机反转的问题。对于本实用新型使用的直流无刷电机，是三相电机Y联结方式，采取两两通电方式，每一瞬时有两个功率管导通，每隔1/6周期(60°电角度)，换相一次，每次换相一个功率管，每一功率管通电120°电角度。各功率管的导通由位置传感器(开关型霍尔元件集成电路)的输出信号控制。对于直流无刷电机只有在控制器的控制下才能运转。

对于一般三相电机，只要改换任意二相，就能实现电机的反转；在一般的直流电机运行过程中，只要改变磁场方向或改变电枢电压的极性，均可改变其转向。但直流无刷电机，磁通量由永磁钢产生，无法改变方向，只要改变定子绕组的换相次序就能改变其转动方向。只要把三个控制信号(H1，H2，H3)取反就能实现正反转的问题。

要把三个相序控制信号取反，在不更改程序的情况下，只要加上一个异或门集成电路，输出三个换向控制信号就能完成直流无刷电动机正反转的功能。

直流无刷电动机正反转转换控制电路原理如图8所示，开关K是正反转转换电路的开关，当K-A接通即接到低电平，地电位，Ha2＝Ha1，Hb2＝Hb1，Hc2＝Hc1，直流无刷电动机正转；当K-B接通即接高低电平，+5V的电压时，Ha2＝-Ha1，Hb2＝-Hb1，Hc2＝-Hc1，即信号取反，直流无刷电动机反转。

(3)上坡起步问题

在起步时，输出功率小，扭矩小，电机的低速特性较差，上坡起步坡度：≯5度。

本实用新型具有刹车断电功能，要使电机运转，必须松开刹车。而在上坡道时，松开刹车，机车要自动后退，如此小的扭矩，无法使后退机车停止并起步；当轻点刹车，又断电，也无法起步。为了解决这一问题，就加装了一个刹车断电取消开关，此开关是常闭开关，并有自动回复功能，与刹车断电开关串联，当按下此开关时，就取消了刹车断电功能，可以使机车起步。

(4)自动差速器的功能。

本实用新型是采用轮毂与电机一体化技术，双前轮电机驱动，电机与其配套的控制器都是独立工作，也就是，电机的转速互不影响，这满足差速的必要条件。

电机的转子在旋转时，在磁场中会产生反电动势，输出转矩，当驱动轮的转速不一致时，低速轮的反电动势低，则电流变大，输出转矩也增大，将使轮子加速；高速轮的反电动势高，则电流变小，输出转矩也减小，将使轮子减速；最终使二驱动轮转速一致，这满足差速的充分条件。

因此，本实用新型具备自动差速器功能的充要条件，所以，具有自动差速功能。

8、装配关系

本实用新型如图1、图2所示，包括：车架2、车身、转向机构、制动机构、直流电动机、蓄电池和控制电路；车架2的前端安装有前梁3，前梁3的两端安装有两个前轮1，车架的后端安装有后轴，后轴的两端安装有两个后轮11，两个前轮1为驱动轮，每个前轮分别由一个直流电动机直接驱动，每个前轮的轮毂与直流电动机为一体结构。

转向机构：如图1、图2、图3所示，包括方向盘、拉杆及支座总成4、转向器总成5等，为已有常规技术。转向机构采用昌河车等微型车的“利用地面对导向轮产生的侧向力”的转向方式，采用方向盘式齿条连杆式转向器，技术成熟可靠。

制动机构：如图1所示，制动机构采用的是已有的简单式双蹄制动器，采用的是固定凸轮式。这种制动器，结构简单、操作力小、散热良好。由踏板连杆机械组成，包括刹车与调速总成9等。踏板连接刹车开关，此开关是常闭开关，在没有踩刹车时，刹车开关被压而断开，当踩刹车时，则放开刹车开关使其闭合，刹车开关连接12V电压信号，此信号通过刹车开关导通可使控制器断电，并可使刹车灯亮。

车架：如图4所示。车架2由60×40的方管焊接而成。

本实用新型的前梁3与前轮1的连接有两种连接方式：

(一)为羊角轴式连接结构，如图1、图2、图3所示。该连接结构为汽车常用的通用结构。羊角轴式连接结构包括：羊角轴13、转向梯形臂14、羊角轴联结立轴15等，车架2上安装有钢板弹簧支承座总成16，钢板弹簧支承座总成16上安装有钢板弹簧17。前梁3通过钢板弹簧固定部件总成18安装在钢板弹簧17上，达到减震的目的。转向拉杆总成19与转向梯形臂14连接，带动羊角轴13用于前轮转向。

(二)前叉U型轴式连接结构，如图5、图6所示。该连接结构选用摩托车或农用三轮车等已有的前叉U型轴式连接结构。包括：前叉U型轴、前叉立轴、前叉轴承套、前叉轴左下、右下法兰盘、前叉轴上挡盖等。前叉立轴通过上档6206深沟球轴承与下档30206圆锥滚子轴承连接在前叉轴承套内，上下通过前叉轴上盖板及前叉轴下法兰盘并由M12的螺母压紧而成，前叉U型轴焊接在前叉立轴下方。直流电动机安装在前叉U型轴内。左右二个前叉轴承套通过60×60的方钢连接而成，此方钢下方焊接由60×60的方钢折弯的U型结构支撑架，此U型结构支撑架通过钢板弹簧与车架相联。在前叉轴承套之间的方钢上焊接二个拉杆，起到限制前叉轴承套前后、左右摆动。

后桥：由一根后轴、二个后从动轮及蹄式制动系统组成，通过弹簧钢板联接在车架上。

电机系统：如图1所示，包括电机控制器总成6、电源及控制开关7、总线控制开关总成8、直流无刷电机控制器。电机系统主要由直流无刷电机及控制器组成，直流无刷电机控制器可选用已有的直流无刷电机控制器，如：“康杨牌无刷电动机控制器”或协洋牌无刷电动机控制器”。采用前轮轮毂与电机一体化技术，各电机分别由二个独立或是一体但功能独立的控制器控制，二控制器的调速信号并联后由同一个霍尔集成电路控制，而霍尔集成电路的输出电压是1.1～4.2V之间，这个电压与一定频率的斜坡电压相比较，来控制输出电压的导通、关断的占空比，来调节输出电压而起到调速的功能。二个控制器的倒车转换开关并联后通过双向开关相连，当信号是数字信号的电源电压即5V时为倒车，当信号接地时是前进。

灯光电路：12V的转向灯单独使用一个48V～12V的电压转换器，输出电流10A，这可保证转向灯的可靠性；大灯单独使用一个48V～12V的电压转换器，输出电流为10A。其余的灯光及用电设备由另一个48V～12V的电压转换器供12V的电压。

Claims (5)

1、一种电动汽车，包括：车架、车身、转向机构、制动机构、直流电动机、蓄电池和控制电路；车架的前端安装有前梁，前梁的两端安装有两个前轮，车架的后端安装有后轴，后轴的两端安装有两个后轮，其特征在于：两个前轮为驱动轮，每个前轮分别由一个直流电动机直接驱动，每个前轮的轮毂与直流电动机为一体结构。

2、根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：所述的前梁与前轮的连接为羊角轴式连接结构。

3、根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：所述的前梁与前轮的连接为前叉U型轴式连接结构。

4、根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：所述的直流电动机为直流无刷电动机。

5、根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于：所述的控制电路中包括电动机正反转转换控制电路，其三个相序控制信号输入端分别与一异或门集成电路连接，转换开关K也与异或门集成电路连接，异或门集成电路的输出端输出三个换相控制信号，控制直流无刷电动机的正反转。

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