本發(fā)明屬于車輛技術領域，涉及一種電動車，特別是一種電動車變速驅動電機。

本發(fā)明屬于車輛技術領域，涉及一種輪轂電機，特別是一種電動車輪轂電機。

本發(fā)明屬于車輛技術領域，涉及一種電機，特別是一種電動車電機控制方法。

背景技術：

電動車，即電力驅動車輛。電動車是以電池作為能量來源，通過控制器、電機等部件，將電能轉化為機械能運動。按車的性質，電動車可分為二輪電動車，三輪電動車和電動汽車。輪轂電機主要應用在二輪電動車和三輪電動車中，也可應用在電動汽車中，該電動汽車必然由輪轂電機驅動。

變速驅動輪轂電機的變速裝置主要有兩種，一種是電子式無級控制器變速，即以控制電流大小改變速度的車輛；另一種是機械式變速，機械式變速能獲得不同大小的輸出轉矩，減速能使轉矩增大，增速時使轉矩減小。如中國專利文獻記載的變速驅動輪轂(申請公告號cn104482075a)。

在電動車中提高電能轉化為機械能的轉化率是本領域技術人員一直要解決的技術問題，如在相同電量情況下能提高電動車的行駛里程。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種電動車變速驅動電機，本發(fā)明要解決的技術問題是如何提高變速驅動電機的電能轉化為機械能的轉化率。

本發(fā)明提出了一種電動車輪轂電機，本發(fā)明要解決的技術問題是如何提高變速驅動輪轂電機的電能轉化為機械能的轉化率。

本發(fā)明提出了一種電動車電機控制方法，本發(fā)明要解決的技術問題是如何提出一種適合實用使用的電動車中的變速驅動電機控制方法。

本發(fā)明的要解決的技術問題可通過下列技術方案來實現(xiàn)：本電動車變速驅動電機，包括機殼和安裝在機殼上的行星齒輪組件，機殼內還安裝有具有第一輸出軸的第一電磁裝置和具有第二輸出軸的第二電磁裝置；第一輸出軸和第二輸出軸并聯(lián)設置，第一輸出軸與行星齒輪組件的外齒圈通過齒輪傳動連接，第二輸出軸與行星齒輪組件的太陽輪通過齒輪傳動連接，行星齒輪組件的行星架上連接有動力輸出軸。

本電動車輪轂電機包括固定軸、輪轂和上述電動車變速驅動電機，輪轂與固定軸轉動連接，固定軸穿過機殼且機殼與固定軸固定連接，行星齒輪組件和動力輸出軸均套設在固定軸上；第一輸出軸上固定連接有與外齒圈相嚙合的第一輸出齒輪；固定軸上還套設有第一惰輪，第一惰輪與太陽輪直接傳動連接，第二輸出軸上固定有與第一惰輪相嚙合的第二輸出齒輪；動力輸出軸與輪轂直接傳動連接。

本電動車變速驅動電機，包括機殼和安裝在機殼上的行星齒輪組件，機殼內還安裝有具有第一輸出軸的第一電磁裝置和具有第二輸出軸的第二電磁裝置；第一輸出軸和第二輸出軸并聯(lián)設置，第一輸出軸與行星齒輪組件的外齒圈通過齒輪傳動連接，第二輸出軸與行星齒輪組件的太陽輪直接傳動連接，行星齒輪組件的行星架上連接有動力輸出軸。

本電動車輪轂電機包括輪叉、輪轂和上述電動車變速驅動電機，電動車變速驅動電機的機殼與輪叉固定連接；行星齒輪組件的太陽輪套設在第二輸出軸上且太陽輪與第二輸出軸固定連接；第一輸出軸上固定連接有與外齒圈相嚙合的第三輸出齒輪，或機殼上轉動連接有與外齒圈相嚙合的第二惰輪，第一輸出軸上固定連接有與第二惰輪相嚙合的第三輸出齒輪；輪轂與動力輸出軸固定連接，動力輸出軸的一端部與機殼轉動連接，動力輸出軸的另一端部與輪叉轉動連接。

電動車變速驅動電機控制方法和電動車輪轂電機控制方法相同，在此僅描述電動車變速驅動電機控制方法。第一電磁裝置向外齒圈輸入扭矩且第二電磁裝置處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸的轉速與第二電磁裝置向太陽輪輸入扭矩且第一電磁裝置處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸的轉速不相等。電動車變速驅動電機控制方法包括低速前行控制方法、前行速度大于低速前行速度的二檔前行控制方法、前行速度大于二檔前行速度的三檔前行控制方法、前行速度大于三檔前行速度的高速前行控制方法和低速倒車控制方法；電動車能選擇上述任意多種前行控制方法組合執(zhí)行。

低速前行控制方法為控制電路控制第一電磁裝置和第二電磁裝置使外齒圈與太陽輪的旋轉方向相反；二檔前行控制方法為控制電路控制與動力輸出軸輸出較低轉速相對應的電磁裝置單獨向行星齒輪組件輸入動力，且另一個電磁裝置處于鎖止狀態(tài)；三檔前行控制方法為控制電路控制與動力輸出軸輸出較高轉速相對應的電磁裝置單獨向行星齒輪組件輸入動力，且另一個電磁裝置處于鎖止狀態(tài)；高速前行控制方法為控制電路第一電磁裝置和第二電磁裝置使外齒圈與太陽輪的旋轉方向相同；低速倒車控制方法為控制電路控制第一電磁裝置和第二電磁裝置使外齒圈與太陽輪的旋轉方向相反。

電機控制方法包括控制電路和用于監(jiān)測動力輸出軸轉速的傳感器，傳感器、第一電磁裝置和第二電磁裝置均與控制電路電連接。

本電動車變速驅動電機包括兩組電磁裝置和一組行星齒輪組件，通過傳動比保證兩組電磁裝置單獨向行星齒輪組件輸入動力時，行星齒輪組件輸出轉速不相同。通過控制兩組電磁裝置是否旋轉以及旋轉方向得到多組不同的輸出轉速，進而得到不同的行車速度；適合電動車行車的速度為低速前行、二檔前行、三檔前行、高速前行以及低速倒車。即與現(xiàn)有變速驅動輪轂相比，檔數(shù)更多。

本電動車變速驅動電機采用齒輪減速傳動以及部分直接傳動連接，因而具有增加輸出扭矩以及保證傳動效率的優(yōu)點；換言之在相同的輸出扭矩情況下，電磁裝置所需輸出的扭矩較小。

本電動車變速驅動電機在低速前行、二檔前行、三檔前行、高速前行狀態(tài)與現(xiàn)有電機在相同前行速度情況下相比，本電動車變速驅動電機在各個狀態(tài)所需的電流更小，即消耗更少的電能，尤其是高速前行狀態(tài)。換言之，本電動車變速驅動電機顯著地提高變速驅動電機的電能轉化為機械能的轉化率。

在城市道路上，本電動車變速驅動電機與現(xiàn)有電子變速電機相比行車里程能增加15％以上。在郊區(qū)道路上，本電動車變速驅動電機與現(xiàn)有電子變速電機相比行車里程能增加22％以上。

本電動車變速驅動電機可形成兩種不同結構的電動車輪轂電機，進而滿足不同型號的二輪電動車使用。

附圖說明

圖1是實施例一中電動車變速驅動電機的傳動結構示意圖。

圖2是實施例一中電動車輪轂電機的立體結構示意圖。

圖3是實施例一中電動車輪轂電機的主視結構示意圖。

圖4是圖3中a-a的剖視結構示意圖。

圖5是圖3中b-b的剖視結構示意圖。

圖6是實施例二中電動車變速驅動電機的傳動結構示意圖。

圖7是實施例二中電動車輪轂電機的立體結構示意圖。

圖8是實施例二中電動車輪轂電機的剖視結構示意圖。

圖中，1、機殼；2、行星齒輪組件；2a、外齒圈；2b、行星架；2c、太陽輪；2d、行星輪；2e、齒圈架；3、第一電磁裝置；3a、第一輸出軸；3b、第一定子；3c、第一轉子；4、第二電磁裝置；4a、第二輸出軸；4b、第二定子；4c、第二轉子；5、動力輸出軸；6、固定軸；7、輪轂；8、第一輸出齒輪；9、第一惰輪；9a、輸出軸部；10、第二輸出齒輪；11、密封件；12、叉桿；13、輪叉；14、第二惰輪；15、第三輸出齒輪。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例一

如圖1至圖5所示，本電動車變速驅動電機包括機殼1、行星齒輪組件2、第一電磁裝置3和第二電磁裝置4。

行星齒輪組件2包括外齒圈2a、行星架2b、位于外齒圈2a中心處的太陽輪2c、位于外齒圈2a和太陽輪2c之間的行星輪2d，行星輪2d與外齒圈2a和太陽輪2c均嚙合；多個行星輪2d與行星架2b均通過軸承轉動連接。

第一電磁裝置3包括第一輸出軸3a、第一定子3b和第一轉子3c，第一定子3b與機殼1固定連接，第一轉子3c與第一輸出軸3a固定連接，第一輸出軸3a與機殼1之間通過軸承轉動連接。

第二電磁裝置4包括第二輸出軸4a、第二定子4b和第二轉子4c，第二定子4b與機殼1固定連接，第二轉子4c與第二輸出軸4a固定連接，第二輸出軸4a與機殼1之間通過軸承轉動連接。

第一輸出軸3a和第二輸出軸4a并聯(lián)設置，并聯(lián)設置為第一輸出軸3a和第二輸出軸4a平行且軸心線不重合。

第一輸出軸3a與行星齒輪組件2的外齒圈2a通過齒輪傳動連接，第二輸出軸4a與行星齒輪組件2的太陽輪2c通過齒輪傳動連接，行星齒輪組件2的行星架2b上連接有動力輸出軸5。第一輸出軸3a至動力輸出軸5之間總傳動比與第二輸出軸4a至動力輸出軸5之間總傳動比不相同。

本實施例以二輪電動車為例，電動車輪轂電機能整體從叉桿12上卸下。如圖1至圖5所示，本電動車輪轂電機包括固定軸6、輪轂7和上述電動車變速驅動電機。

如圖3和圖4所示，固定軸6穿過機殼1且機殼1與固定軸6固定連接，說明書附圖給出上述電動車變速驅動電機部分位于輪轂7的輪輞內側。若輪轂7為偏距輪轂，則上述電動車變速驅動電機更多部位位于輪轂7的輪輞內側。

行星齒輪組件2和動力輸出軸5均套設在固定軸6上；第一輸出軸3a上固定連接有與外齒圈2a相嚙合的第一輸出齒輪8。

固定軸6上套設有第一惰輪9，第一惰輪9與固定軸6之間通過軸承轉動連接。第一惰輪9位于第二電磁裝置4和行星齒輪組件2之間，第一惰輪9具有穿入行星齒輪組件2的輸出軸部9a，太陽輪2c與輸出軸部9a通過鍵、焊接等直接傳動結構相連接。第二輸出軸4a上固定有與第一惰輪9相嚙合的第二輸出齒輪10。

行星架2b中位于太陽輪2c的一側部與輸出軸部9a之間通過軸承轉動連接。動力輸出軸5與行星架2b中位于太陽輪2c的另一側部通過花鍵相連接，動力輸出軸5與固定軸6之間通過軸承轉動連接。動力輸出軸5與機殼1之間通過軸承轉動連接。

外齒圈2a上固定連接有齒圈架2e，齒圈架2e中位于太陽輪2c的一側部與輸出軸部9a之間通過軸承轉動連接；齒圈架2e中位于太陽輪2c的另一側部與動力輸出軸5之間通過軸承轉動連接。

機殼1內具有安裝腔，行星齒輪組件2、第一電磁裝置3、第二電磁裝置4、第一惰輪9、第一輸出齒輪8和第二輸出齒輪10均位于安裝腔內。固定軸6的一端部與機殼1之間、動力輸出軸5與固定軸6之間以及動力輸出軸5與機殼1之間均設有密封件11；進而保證安裝腔的密封性，在密封腔內填充適量的油脂，進而保證傳動穩(wěn)定性以及提高傳動部件使用壽命。

輪轂7固定在動力輸出軸5上，因而輪轂7相對于固定軸6能穩(wěn)定地轉動。本電動車輪轂電機的固定軸6兩端與兩根叉桿12一一對應地固定連接，進而實現(xiàn)本電動車輪轂電機安裝在電動車的車架上。

電動車變速驅動電機控制方法和電動車輪轂電機控制方法相同，在此僅描述電動車輪轂電機控制方法。

通過所需的電動車行車速度以及確定的傳動比計算出第一電磁裝置3和第二電磁裝置4的最高輸出轉速。假設電動車輪轂電機中第一輸出軸3a至動力輸出軸5之間總傳動比為7，第二輸出軸4a至動力輸出軸5之間總傳動比為11.2。第一電磁裝置3和第二電磁裝置4為相同參數(shù)，如輸出最高轉速為3000轉/分鐘；那么第一電磁裝置3向外齒圈2a輸入扭矩且第二電磁裝置4處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸5的轉速為428.57轉/分鐘；第二電磁裝置4向太陽輪2c輸入扭矩且第一電磁裝置3處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸5的轉速為267.86轉/分鐘；顯然第一電磁裝置3向外齒圈2a輸入扭矩且第二電磁裝置4處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸5的轉速與第二電磁裝置4向太陽輪2c輸入扭矩且第一電磁裝置3處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸5的轉速不相等。假設輪轂7上安裝的輪胎外徑為420mm。

根據(jù)實際情況，第一電磁裝置3和第二電磁裝置4的參數(shù)可以不相同，如輸出最高轉速，僅需保證第一電磁裝置3向外齒圈2a輸入扭矩且第二電磁裝置4處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸5的轉速與第二電磁裝置4向太陽輪2c輸入扭矩且第一電磁裝置3處于鎖止狀態(tài)時動力輸出軸5的轉速不相等即可。

電動車的行車方向包括前行和倒車，根據(jù)電動車的行車方向可確定第一電磁裝置3中第一輸出軸3a和第二電磁裝置4中第二輸出軸4a的旋轉方向。

電動車輪轂電機控制方法包括控制電路和用于監(jiān)測動力輸出軸5轉速的傳感器，傳感器、第一電磁裝置3和第二電磁裝置4均與控制電路電連接；控制電路中還電連接有行車方向控制按鈕和行車速度控制轉把。

本電動車輪轂電機控制方法分為低速前行控制方法、前行速度大于低速前行速度的二檔前行控制方法、前行速度大于二檔前行速度的三檔前行控制方法、前行速度大于三檔前行速度的高速前行控制方法和低速倒車控制方法。

電動車根據(jù)實際需要可靈活地從上述控制方法中選擇上述任意多種前行控制方法組合執(zhí)行，如同時選擇低速前行控制方法、二檔前行控制方法、三檔前行控制方法和高速前行控制方法；又如僅選擇低速前行控制方法、二檔前行控制方法和三檔前行控制方法，又如二檔前行控制方法、三檔前行控制方法和高速前行控制方法。

本實施例通過闡述同時選擇低速前行控制方法、二檔前行控制方法、三檔前行控制方法和高速前行控制方法以及低速倒車控制方法；并通過操控電動車直線加速前行方式進一步說明電動車變速驅動電機、電動車輪轂電機和電動車輪轂電機控制方法的作用和優(yōu)點：

操控行車方向控制按鈕保證控制電路控制第一電磁裝置3和第二電磁裝置4使車輛處于前行狀態(tài)。停車狀態(tài)時傳感器監(jiān)測的動力輸出軸5轉速為0；轉動行車速度控制轉把至極限值，此狀態(tài)即為上述電動車直線加速前行方式。

轉動行車速度控制轉把后，首先進入低速前行控制方法，即控制電路根據(jù)行車速度控制轉把的動作控制第一電磁裝置3和第二電磁裝置4使外齒圈2a與太陽輪2c的旋轉方向相反；第一電磁裝置3和第二電磁裝置4的電流呈曲線上升；此狀態(tài)下動力輸出軸5的最高轉速為160.71轉/分鐘。

控制電路中設定有低速閾值，低速閾值略低于低速前行控制方法中動力輸出軸5的最高轉速，畢竟電動車在實際使用中動力輸出軸5的最高轉速可能達不到理論的160.71轉/分鐘，如低速閾值為158轉/分鐘；那么該電動車的變檔速度為12.5km/h。

當監(jiān)測的動力輸出軸5轉速達到低速閾值時，進入二檔前行控制方法，即控制電路控制第二電磁裝置4單獨向行星齒輪組件2的太陽輪2c輸入動力，且控制第一電磁裝置3處于鎖止狀態(tài)。第二電磁裝置4的電流呈曲線上升；此狀態(tài)下動力輸出軸5的最高轉速為267.86轉/分鐘。

控制電路中設定有中速閾值，中速閾值略低于二檔前行控制方法中動力輸出軸5的最高轉速，如中速閾值為265轉/分鐘；那么該電動車的變檔速度為21km/h。

當監(jiān)測的動力輸出軸5轉速達到中速閾值時，進入三檔前行控制方法，即控制電路控制第一電磁裝置3單獨向行星齒輪組件2的外齒圈2a輸入動力，且控制第二電磁裝置4處于鎖止狀態(tài)。第一電磁裝置3的電流呈曲線上升；此狀態(tài)下動力輸出軸5的最高轉速為428.57轉/分鐘。

控制電路中設定有高速閾值，高速閾值略低于三檔前行控制方法中動力輸出軸5的最高轉速，如高速閾值為436轉/分鐘；那么該電動車的變檔速度為34.5km/h。

當監(jiān)測的動力輸出軸5轉速達到高速閾值時，進入高速前行控制方法，即控制電路控制第一電磁裝置3和第二電磁裝置4使外齒圈2a與太陽輪2c的旋轉方向相同，第一電磁裝置3和第二電磁裝置4的電流呈曲線上升；此狀態(tài)下動力輸出軸5的最高轉速為696.43轉/分鐘；那么該電動車的理論最高速度為55km/h。

低速倒車控制方法為操控行車方向控制按鈕保證控制電路控制第一電磁裝置3和第二電磁裝置4使車輛處于倒車狀態(tài)。轉動行車速度控制轉把后，控制電路控制第一電磁裝置3和第二電磁裝置4使外齒圈2a與太陽輪2c的旋轉方向相反；本控制方法中第一輸出軸3a的旋轉方向和低速前行控制方法中第一輸出軸3a的旋轉方向相反。該電動車的倒車最高速度為12.7km/h，因而具有倒車安全的優(yōu)點。

綜上所述，本二輪電動車具有爬坡能力強、變檔均勻、加速時間短且最高速合理的優(yōu)點，以及本二輪電動車具有行程里程長的優(yōu)點。

實施例二

本實施例同實施例一的結構及原理基本相同，基本相同之處不再累贅描述，僅描述不一樣的地方，不一樣的地方在于：電動車變速驅動電機中第二輸出軸4a與行星齒輪組件2的太陽輪2c直接傳動連接。

本電動車輪轂電機包括輪叉13、輪轂7和上述電動車變速驅動電機，電動車變速驅動電機的機殼1與輪叉13的一個叉臂固定連接；行星齒輪組件2的太陽輪2c套設在第二輸出軸4a上且太陽輪2c與第二輸出軸4a固定連接；機殼1上通過軸承轉動連接有與外齒圈2a相嚙合的第二惰輪14，第一輸出軸3a上固定連接有與第二惰輪14相嚙合的第三輸出齒輪15；輪轂7與動力輸出軸5固定連接，動力輸出軸5的一端部與機殼1轉動連接，動力輸出軸5的另一端部與輪叉13的另一個叉臂通過軸承轉動連接。齒圈架2e與機殼1通過軸承轉動連接；行星架2b與機殼1通過軸承轉動連接。設置第二惰輪14可增大第一輸出軸3a與第二輸出軸4a之間間距，進而有利于結構布置。

動力輸出軸5的一端部套設在第二輸出軸4a的端部上且動力輸出軸5與第二輸出軸4a之間通過軸承轉動連接，該結構可顯著提高動力輸出軸5的受力穩(wěn)定性以及提高動力輸出軸5的轉動穩(wěn)定性。

電動車輪轂電機中第一輸出軸3a至動力輸出軸5之間總傳動比為7，第二輸出軸4a至動力輸出軸5之間總傳動比為3.5；第一電磁裝置3輸出最高轉速為3000轉/分鐘；第二電磁裝置4輸出最高轉速為940轉/分鐘。