專利名稱：電動輪及其微型電動汽車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動輪及其微型電動汽車，適用于以蓄電池、超級電容或其組合、或輔以內燃發電機組為動カ源的串聯式微型電動汽車。
背景技術：
從來的微型電動汽車的電動輪主要有兩類一類為電機與輪轂一體化結構的；一類電機與輪轂分離裝配的，它們與從來的汽車的輪轂結構相同。電機或帶減速或不帶減速直接傳動輪轂。電機與輪轂一體化結構的一般不帶減速機構，但不方便拆卸輪胎。使得帶備胎變為多余。帶減速機構的結構復雜，并且不適合被拖動，因為輪轂對電機的增速傳動將 帶來很大的阻力，影響車輛的使用經濟性。特別是對于獨立電動輪驅動的電動汽車，它影響了驅動輪功能冗余的發揮，使得本來ー個電動輪故障還能降低性能運行的電動車變得幾乎無法運行。
發明內容
本發明的目的是提供ー種電動汽車的電動輪，它將直接傳動的電機與輪轂一體化結構的設計改為輪轂與電機外轉子采用錐面配合，螺栓緊固裝配的可拆卸電動輪。即滿足方便更換備胎的維修需要，同時又因承載結構合理，既減輕了電動輪自重，又降低了制造成本。將這樣的電動輪組成兩輪驅動或四輪驅動的以蓄電池、超級電容或其組合或輔以內燃發電機組為動力源的串聯式微型電動汽車，還因較輕的電動輪能進ー步減少運行時的能耗和運行成本。另外，結合多電機的優勢，本發明還為減少電池最大放電電流，在車輛啟動或低速爬坡時采用將各電機或蓄電池組由正常運行時的并聯連接改為串聯連接，將降低電池極化壓降與控制器開關損耗，可以既節能又延長電池壽命。本發明的目的是這樣實現的將電機外轉子鐵心外圓制成錐面形，輪轂與其相配，利用錐面形配合的高度同軸無間隙的特性保證輪轂與電機外轉子鐵心裝配的同軸度。電機外轉子鐵心則通過兩端的端蓋與端蓋上的兩邊各ー個軸承與電機軸連接，電機軸也即電動輪軸。電機的定子則安裝在兩端的端蓋內并固定在電動輪軸上，電機電源與信號線纜通過電動輪軸上的線孔穿出，接至電機控制裝置。將這樣的電動輪組成兩輪驅動或四輪驅動的以蓄電池、超級電容或其組合或輔以內燃發電機組為動力源的串聯式微型電動汽車，造價低廉，使微型電動汽車的商業化成為可能。電機的串、并聯連接操作可由類似內燃機汽車的換擋手柄連接電氣轉換開關操作實現。
圖I是本發明的電動輪的總成剖視圖；圖2是本發明的電動輪輪轂安裝方法剖視示意圖；圖3是本發明的兩輪驅動微型電動汽車電機控制主電路技術方案示意圖；圖4是本發明的四輪驅動微型電動汽車電機控制主電路技術方案示意圖；圖5是本發明的兩組電池變換串并聯接法的技術方案示意圖；圖6是本發明的四組電池變換串并聯接法的技術方案示意圖；圖7是本發明的采用電荷泵的回饋制動技術方案示意圖。圖中I.定子鐵心2.轉子鐵心3.輪轂4.定子支架5.外端蓋6.內端蓋7.輪軸
8.外軸承9.內軸承10.外卡圈11.內卡圈12.線孔13.電纜線14.軸承蓋15.輪軸油封16.碟剎盤17.碟剎螺栓18.碟剎卡鉗19.輪轂螺栓20.輪胎21.蓄電池組22.限流電感23.蓄能電容24.逆變開關模組25.檔位開關26.輪轂電機27.輪轂電機28.檔位開關29.檔位開關30.檔位開關31.輪轂電機32.輪轂電機33.輪轂電機34.輪轂電機35.檔位開關36.檔位開關37.檔位開關38.檔位開關39.制動開關40.電荷泵模組
具體實施方式
如圖I所示，I為定子鉄心，其上有電機繞組、轉子位置傳感器等未繪出。定子鐵心I安裝在定子支架4上，定子支架2安裝固定在輪軸7上。2為轉子鉄心，其外圓為錐面，輪轂3通過該錐面安裝在轉子鐵心2上，并通過輪轂螺栓19緊固。20為輪胎。5為外端蓋，6為內端蓋，通過止ロ與轉子鐵心2裝配連接，并通過輪轂螺栓19緊固。當然，緊固端蓋的輪轂螺栓19可以有一半數量的沒有緊固到輪轂，即拆卸輪轂時不需要松開它們。外端蓋5與內端蓋6分別由外軸承8與內軸承9承載連接至輪軸7上。輪軸7上設有外卡圈10，內端蓋6上設有內卡圈11，都是防止軸承滑出安裝位置的。12為線孔，電機的電纜線13由其穿出。14為軸承蓋,15為輪軸油封,都是起對軸系密封作用的。16為碟剎盤,通過碟剎螺栓17安裝緊固在內端蓋6上。18為碟剎卡鉗，與碟剎盤16 —起組成電動輪系的制動系。圖2所示為本發明的電動輪輪轂安裝方法剖視示意圖，圖中清楚地顯示輪轂3通過錐面配合安裝在轉子鐵心2上，并通過輪轂螺栓19緊固。這種安裝結構既能保證輪轂3與輪軸7的安裝同軸度，且安裝拆卸方便。同時，采用內外端蓋，內外軸承相隔約為輪寬尺寸的設計，使輪系的結構構件承載受カ狀況良好，利于整個電動輪的輕量化設計，節約材料則降低成本，降低重量則帶來運行能耗成本的降低。在本發明中的其它系統與常規的電動汽車相同，不詳述。但在充分利用兩輪、四輪獨立電動驅動的優勢，本發明公開ー種對兩輪、四輪等多輪獨立電動驅動的控制主電路技術方案。圖3所示為本發明的兩輪驅動微型電動汽車電機控制主電路技術方案示意圖，兩輪既可以是兩前輪，也可以是兩后輪。其中21為蓄電池組，22為限流電感，23為蓄能電容，24為逆變開關模組，25為檔位開關，26為輪轂電機，27為輪轂電機。按圖3所示，當檔位開關25在常開觸點斷開時，兩個輪轂電機26、27的控制逆變開關模組主電路是串聯連接的，它們的實際工作電壓降低了一半，輪轂電機的最高轉速降低了。當然，兩個逆變開關模組的開關不一致，有小部分電流要靠蓄能電容23吸收。否則，兩個逆變開關模組不能以這樣的串聯連接方式工作。當檔位開關25在常開觸點閉合時，兩個輪轂電機26、27的控制逆變開關模組主電路是并聯連接的，它們的實際工作電壓為蓄電池組21的輸出電壓。輪轂電機按常規工作。這樣的工作電壓的切換，有兩個用途一個是啟動時降低對蓄電池組的輸出電流，有利于蓄電池組的使用壽命；另ー個是在高速運行需要減速或下坡需要制動時可以方便地使輪轂電機運行在發電狀態，提供回饋制動。有利于車輛行駛安全與節能。當然，為控制回饋電流，防止制動カ太大，可以采用制動電阻或電子斬波開關等，不贅述。圖4所示為本發明的四輪驅動微型電動汽車電機控制主電路技術方案示意圖，它是對兩輪方案的延伸，其中28、29、30為檔位開關，31、32、33、34為輪轂電機。因為有3個檔位開關，所以有個操作順序3個檔位開關全部閉合，4個輪轂電機的逆變開關模組全部并聯以蓄電池組21的輸出電壓工作；檔位開關29斷開，檔位開關28、30閉合，輪轂電機31、32的逆變開關模組并聯后與33、34這2個并聯的逆變開關模組串聯，4個輪轂電機的逆變開關模組全部并聯以蓄電池組21的一半輸出電壓工作；3個檔位開關全部斷開，4個輪轂電機的逆變開關模組全部串聯以蓄電池組21的四分之ー輸出電壓工作。以蓄電池組的四分之ー輸出電壓工作來控制輪轂電機進而控制車速，在下長坡時是有它特殊的價值的。因為微型電動汽車常用的高效率直流無刷電機在工作電壓不變且低速運轉時要進行回饋制動， 技術比較復雜。解決同樣問題的技術方案還可以是直接改變蓄電池組21的串并聯接法，以下將述及。但微型車使用的蓄電池組較少，可能就是ー塊或兩塊集成的蓄電池組，如果還采用快換蓄電池組的方式運行微型電動汽車，蓄電池組的集成既有必要，改變蓄電池組的串并聯接法就變得不好操作了。如圖5所示為本發明的兩組電池變換串并聯接法的技術方案示意圖，閉合檔位開關35，兩組蓄電池并聯工作；斷開檔位開關35，兩組蓄電池串聯工作。如圖6所示為本發明的四組電池變換串并聯接法的技術方案示意圖，閉合檔位開關36、37和38，四組蓄電池并聯工作；閉合檔位開關37同時斷開檔位開關36和38，四組蓄電池兩兩串聯后再并聯工作；檔位開關36、37和38全部斷開，四組蓄電池串聯工作。檔位開關36、37和38只有這三種操作方法是允許的，其它操作方法包括故障都有可能會對蓄電池組造成危害，這是該技術方案的缺陷。所以蓄電池組采用兩組變換串并聯接法較好。類似地逆變開關模組也是采用兩組變換串并聯接法較好。當然，為了擴展回饋制動的運用范圍，將它們同時采用也是可行的簡單技術方案。需要指出的是在本發明的微型電動汽車上，這些檔位開關都將整合在共ー個手柄的換檔操縱桿上，向汽車一祥會有前進1、2、3檔，空擋和倒檔。如圖7所示為本發明的采用電荷泵的回饋制動技術方案示意圖，制動操作時，斷開制動開關39并投入電荷泵模組40，將輪轂電機26、27發出的電カ回饋給蓄電池組21，并對車輛提供制動力。這種技術方案可以不對蓄電池組或逆變開關模組作串并聯切換。指定圖I為本發明的實施例。
權利要求
1.ー種電動輪，適用于以蓄電池、超級電容、或內燃發電機組為動力源的串聯式微型電動汽車，其特征在于電動輪的輪轂與電機外轉子鐵心之間是用錐面配合安裝的，并用螺栓緊固。
2.ー種微型電動汽車，特別是以蓄電池、超級電容或其組合或輔以內燃發電機組為動力源的串聯式微型電動汽車，其特征在于它的蓄電池組之間連接有對蓄電池組作串并聯聯接轉換的檔位開關，或逆變開關模組之間連接有對輪轂電機的逆變開關模組作串并聯聯接轉換的檔位開關。
3.根據權利要求I所規定的發明，其特征在于電動輪的輪轂與電機外轉子鐵心之間是用錐面配合安裝的，電機內外端蓋與電機外轉子之間的緊固和輪轂與電機外轉子鐵心之間的緊固共用部分或全部螺栓。
4.根據權利要求2所規定的發明，其特征在于逆變開關模組的直流端連接有蓄能電容。
全文摘要
本發明公開了一種電動輪及其微型電動汽車，適用于以蓄電池、超級電容或其組合或輔以內燃發電機組為動力源的串聯式微型電動汽車。它包括輪轂與電機外轉子采用錐面配合，螺栓緊固裝配的可拆卸電動輪以及蓄電池組之間連接有對蓄電池組作串并聯聯接轉換的檔位開關，或逆變開關模組之間連接有對輪轂電機的逆變開關模組作串并聯聯接轉換的檔位開關，使微型電動汽車的駕駛操作有利于減少蓄電池的放電電流，并能方便地作電能回饋制動。
文檔編號H02K1/22GK102729799SQ201110089330
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者李薈敏, 錢有恒 申請人:李薈敏, 錢有恒