全速型電動汽車的製作方法
2023-06-01 06:37:11
專利名稱：全速型電動汽車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動汽車，尤其涉及一種雙前輪直流電動機直接驅動作為主驅動動力、雙後輪直流電動機直接驅動作為輔助驅動動力的四輪驅動的全速型電動汽車。
背景技術：
專利號為99246523、實用新型名稱為「電動汽車」的專利，公開了一種電動汽車，屬交通工具領域。由車架、轉向機構、前軸、前輪、後輪、後輪軸、擋風板、蓄電池、電動機、剎車機構和控制電路組成，兩後輪分別安裝在處於同一軸線上的兩後輪軸上；前軸與車架之間安裝有減振彈簧，後輪軸與車架之間安裝有減振彈簧和油壓減振器；兩後輪軸各有一個電動機驅動。其權項為「一種電動汽車由車架、轉向機構、前軸、前輪、後輪、後輪軸、擋風板、蓄電池、電動機、剎車機構和控制電路組成，其特徵在於擋風板設在車架前端；車架上設有座椅，車身為敞開式的；蓄電池安裝在座椅下；兩後輪分別安裝在處於同一軸線上的兩後輪軸上；前軸與車架之間安裝有減振彈簧，後輪軸與車架之間安裝有減振彈簧和油壓減振器；兩後輪軸各有一個電動機驅動，轉向時通過控制電路可控制兩個電動機的運轉，實現兩後輪差速轉動。」專利號為03220253、實用新型名稱為「客貨兩用微型電動汽車」的專利，公開了一種電動汽車，屬交通工具領域其由貨廂、後橋、直流電動機、車架、蓄電池、座椅、鋼板彈簧懸架、制動與駐車系統、前橋、車輪、車身、電器控制系統、轉向系組成，其特徵為直流電動機軸上的主動鏈輪通過鏈條與後橋差速器殼體上的大鏈輪相連接，以驅動後輪轉動。車架後部採用螺栓連接貨廂或後排座椅。車身覆蓋件全部採用玻璃纖維複合材料。其權項為「客貨兩用微型電動汽車，其由貨廂(1)、後橋(2)、直流電動機(3)、車架(4)、蓄電池(5)、座椅(6)、鋼板彈簧懸架(7)、制動與駐車系統(8)、前橋(9)、車輪(10)、車身(11)、電器控制系統(12)、轉向系(13)組成，其特徵為直流電動機(3)軸上的主動鏈輪(14)通過鏈條(15)與後橋差速器殼體上的大鏈輪(16)相連接，以驅動後輪轉動。」專利號為86206640、實用新型名稱為「家用微型電動汽車」的專利，公開了一種適合乘坐四人的家用微型電動汽車，以直流電動機及蓄電池為動力源，利用兩輛拆去二隻發動機、二隻座墊、二隻方向把的輕騎平行聯接，再裝上雨篷而成。其權項為「一種家用微型電動汽車，它包括雨蓬、車架、車輪、座椅等，其特徵在於(1)汽車下部由二輛輕騎平行聯接成，用鋼梁(9)及(5)將二輛拆去二隻發動機、二隻座墊、二隻方向把的輕騎平行聯接，在鋼梁(9)上裝有方向把(11)撥叉(10)及鋼梁(1)的轉向機構，靠方向把一側的一輛輕騎用直流電動機(12)取代發動機，用一隻多級接頭開關(2)改變蓄電池的個數或電壓而改變直流電動機的轉速；2以蓄電池和直流電動機為動力源。」專利號為89212948、實用新型名稱為「電動汽車」的專利，公開了一種以蓄電池為能源的電動汽車，後橋有兩個直流電機與驅動輪相連，制動系統由鋼絲繩，滑輪組和手閘組成，車速調節通過蓄電池與電機通路上的串並聯轉換開關完成。其權項為「一種電動汽車，具有主梁、前橋、方向盤，其特徵是後橋為兩組獨立動力懸掛，後橋上的兩臺電動機分別與兩個驅動輪相連結，電機固定於驅動支架上，支架與主梁之間有減震機構，電機輸出端與驅動輪之間有傳動機構相連，電動汽車制動系統由鋼絲繩和滑輪組構成，住車手閘與後輪制動滑輪相連，電機與蓄電池之間的通路上接入一個串並聯轉換開關以控制改變車速。」專利號為01202978、實用新型名稱為「電動小汽車」的專利，公開了一種遇到阻力不能前進時能自動倒回的電動小汽車，它是在已有的電源驅動電機旋轉，電機通過齒輪傳遞結構驅動車輪旋轉，並且各部件互不獨立，電連接採用焊接方式的電動小汽車的電源和電機之間，聯接一換向器，小車受到阻力突然停止前進時能立即改變電流方向，使電機反轉，小車倒回，並使小車兩端的發光二極體交替發光，使車上的乘載物立即轉過180°，各個部件相互獨立，用螺絲釘固定在一起，電路採用插頭插座的方式聯接，便於拆卸組裝。其權項為「一種電動小汽車靠電源驅動電機旋轉，電機通過齒輪傳遞結構驅動車輪旋轉，啦叭、車燈和電機並聯，各個部件互不獨立，以焊接方式直接電連接，其特徵是在電源和電機之間聯接一換向器，兩端的車燈(發光二極體)和中間的電磁鐵轉向器與電機並聯，齒輪轉向器通過電機部分的傳導軸與電機銜接，各部件相互獨立，用螺絲釘固定在一起，電路採用插頭插座的方式聯接。」專利號為00205960、實用新型名稱為「新型電動汽車」的專利，公開了一種電動汽車，它包括底盤車架、車身、電動機、電池、傳動系統，控制及轉向系統、車輪、安全及指示系統、電路系統，所述的電池是這樣設置的，電池分布在車架兩側，在電池的高度方向上，電池的一半處於車廂內乘客腳踏底板的上邊，一半處於所述腳踏底板的下邊，而處於腳踏底板上邊的電池部分是設置在乘客座椅的下方；在車身兩側放置電池之處設有電池的側門蓋。其權項為「一種電動汽車，它包括底盤車架、車身、電動機、電池、傳動系統，控制及轉向系統、車輪、安全及指示系統、電路系統，其特徵是所述的電池是這樣設置的，電池分布在車架兩側，在電池的高度方向上，電池的一半處於車廂內乘客腳踏底板的上邊，一半處於所述腳踏底板的下邊，而處於腳踏底板上邊的電池部分是設置在乘客座椅的下方；在車身兩側放置電池之處設有電池的側門蓋。」專利號為93209917、實用新型名稱為「電動汽車」的專利，公開了一種電動汽車，包括一分離式電瓶拖車，連在一般電動汽車後，承載沉重的電瓶，以減輕車的重量，增進車的性能；多個小型交流發電機，設有車輪近側，一輪一機，借車輪轉動發電，供電路系統及電瓶充電之用，使車延長行駛路程；兼有「後置電動機後輪驅動」和「前後置電動機四輪驅動」兩種形式，供大小車輛採用；一安全氣囊，放在車的前部，撞車時可保護駕駛人；還設有兩片式車前覆蓋片，其下片可在上片下向內側滑動，撞車時可免受損。其權項為「一種電動汽車，包括底盤及車身、電動機、電瓶、傳動系統、控制及轉向系統、懸吊系統、車輪、安全及指示系統與電路系統，其特徵在於，還包括一分離式電瓶拖車，連接在汽車主體之後，承載該車所需的所有電瓶；多個小型交流發電機，裝置在車輪近側，一輪一機，借車輪轉動而發電，以供所述電路系統及電瓶充電所需；兼有「後置電動機後輪驅動」和「前後置電動機四輪驅動」兩種型式；一安全氣囊，放置在車的最前部；以及一兩片式車前覆蓋片，由上下兩片組成，下片可在上片下向內側滑動。」專利號為93238657、實用新型名稱為「電動汽車」的專利，公開了一種電動汽車，包括汽車行走部分、變速箱總成、離合器總成，工作電瓶及線路，動力電機及動力蓄電池。其特徵在於有兩組或兩組以上性能相同的動力蓄電池組；聯繫於控制踏板的狀態開關通過開關元件控制動力蓄電池組的並聯或串聯輸出，在變速箱總成動力輸出軸處，設置增速傳動輪對，高速輪連接一發電機。其權項為「電動汽車，包括汽車行走部分，變速箱總成，離合器總成，工作電瓶及線路，動力電機及動力蓄電池，其特徵在於a.有兩組或兩組以上性能相同的動力蓄電池組，聯繫於控制踏板的狀態開關連接於控制動力蓄電池組的並聯或串聯輸出的開關元件，開關元件連接於動力蓄電池組；b.在變速箱總成動力輸出軸處設置增速傳動輪對，高速輪連接一發電機。」專利號為90216644、實用新型名稱為「電動微型客車」的專利，公開了一種微型電動客車，由底盤、車架、車殼、車輪和驅動機構等部件組成。其特點在於用裝於車內的蓄電池組供給電能，直接驅動分別裝於兩個後車輪輪轂的兩個永磁直流電動機，並採用晶閘管脈衝調速電路對電動機調速而省卻減速、差速機械傳動機構，車輛前部裝有小型汽油發電機可在行駛途中對蓄電池充電和供給電機電能。轉向燈則為深暗色背景下的多個發光二極體群構成。車體小巧、結構簡單、噪音小、成本低、耗電省、使用安全方便。其權項為「一種電動微型客車，包括有底盤、車架、車殼、車輪、驅動機構，其特徵在於(1)在兩個驅動後輪的輪轂上分別安裝有由於裝於車內的蓄電池組供給電能，並採用晶閘管脈衝調速電路調速的兩個永磁直流電動機，用於分別直接驅動後輪；(2)在車輛的前部裝有一臺能在行駛途中對蓄電池組充電的小型汽油發電機組；(3)轉向標誌燈是用深暗色背景下的多個發光二極體構成的。」專利號為03219325、實用新型名稱為「電動家用轎車」的專利，公開了一種電動家用轎車，屬機械製造領域。關鍵的技術是焊制電瓶箱和電瓶箱槽；車外充電備換，不用長時間停車充電。該車的技術特徵是車廂前、後各有一個可掀起的蓋，蓋下車架上各置一個電瓶箱槽，焊制電瓶箱數隻，充好電，除車上裝兩個外，其餘備用。後軸上裝主、副兩個電動機，以齒輪傳動，驅動車輛。主、副兩臺電動機通過電路控制器，分別連接兩個電瓶箱形成兩個驅動系統，一般主、副兩個驅動系統可依次使用，需要大功率時可用雙系統驅動。其用途在於替代燃油轎車，滿足能源和環保的要求。其權項為「電動家用轎車，以蓄電瓶供電，其特徵是其車廂前、後部各有個可掀起的蓋(1)，蓋下車架相應位置、各有一個可置放電瓶箱(3)的電瓶箱槽(2)。」專利號為02254534、實用新型名稱為「使用蓄電池貨櫃的電動汽車」的專利，公開了一種使用蓄電池貨櫃的電動汽車，由電動汽車車身、電動汽車車身上蓄電池貨櫃放置倉、蓄電池貨櫃、電動汽車上驅動電動機結合構成，蓄電池貨櫃由叉車叉裝或吊車吊裝或貨櫃搬運車搬運快速更換。其權項為「一種使用蓄電池貨櫃的電動汽車，由前輪、後輪、車身、電動機、蓄電池組、車身上的蓄電池放置倉、電動機調速控制器、電動汽車轉向機構、剎車機構結合構成，其特徵在於蓄電池組安裝放置在蓄電池貨櫃內，蓄電池貨櫃放置在車身上的蓄電池放置倉內或車身外的蓄電池貨櫃放置倉架上，蓄電池貨櫃與車上的調速控制器之間通過可快速接通與分離的插座一插頭結構連接，電動機安裝在車身底盤上或車輪輪軸上或輪轂上。」發明內容本實用新型的目的是提供一種採用雙前輪電動機直接驅動作為主驅動動力及雙後輪電動機直接驅動作為輔助驅動動力的四輪驅動、輪轂與電機一體化技術、無機械傳動的全速型電動汽車。
為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種全速型電動汽車，包括車架、車身、轉向機構、制動機構、直流電動機和蓄電池；車架的前端安裝有兩個前輪；車架的後端安裝有後軸，後軸的兩端安裝有兩個後輪；其特徵在於兩個前輪為主驅動輪，每個前輪分別由一個直流電動機直接驅動，每個前輪的輪轂與直流電動機為一體化結構；兩個後輪為輔助驅動輪，每個後輪分別由一個直流電動機直接驅動，每個後輪的輪轂與直流電動機為一體化結構；還包括直流電動機控制器，直流電動機控制器控制四個車輪上的直流電動機。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的直流電動機為無刷直流電動機。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的兩個前輪上的直流電動機為高額定轉速的直流電動機，所述的兩個後輪上的直流電動機為低額定轉速的直流電動機。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的兩個前輪上的直流電動機為高額定轉速的無刷直流電動機，所述的兩個後輪上的直流電動機為低額定轉速的無刷直流電動機。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的車架的前端安裝有前輪支承架總成、阻尼式拉杆及支座總成，車架上通過前減震器支承架連接有前輪雙向作用筒式減震器總成，前輪雙向作用筒式減震器總成連接著羊角軸連接座總成，羊角軸連接座總成上連接有兩個羊角軸，在兩個羊角軸上安裝有所述的兩個前輪。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的後軸通過後輪阻尼減震支承拉杆總成、後輪雙向作用筒式減震器總成連接在車架上，後軸的兩端安裝有兩個後輪，後輪雙向作用筒式減震器總成通過後減震器支承架連接在車架上。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的後輪連接在後軸上的結構，採用鋼板彈簧減震結構。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的直流電動機控制器分別同時控制四個電動機的工作；控制兩前輪左、右輪電動機的時鐘信號，相差1/2周期，控制兩後輪左、右輪電動機的時鐘信號，相差1/2周期；控制前、後輪的左輪的電動機的時鐘信號，相差1/4周期，控制前、後輪的右輪的電動機的時鐘信號，相差1/4周期。
根據所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的直流電動機控制器包括電動機正反轉轉換控制電路，其三個相序控制信號輸入端分別與一異或門集成電路連接，轉換開關K也與異或門集成電路連接，異或門集成電路的輸出端輸出三個換相控制信號，控制無刷直流電動機正反轉。
本實用新型的優點效果1、本實用新型採用雙前輪電動機直接驅動作為主驅動動力及雙後輪電動機直接驅動作為輔助驅動動力、輪轂與電機一體化技術，能實現電子自動差速器功能，無機械傳動，減少了由齒輪變速傳動的效率損耗，並使維護保養費用降低；直流電動機控制器為了適應不同的工況要求，能夠自動並智能化的使前後輪直流電動機工作在不同的工況下，並能自動及智能化的使在低速和倒車時，後輪直流電動機作為主驅動動力，在高速下前輪直流電動機作為主驅動動力；採用無級變速，能量利用率高，機械效率高了約23％；當在正常行駛下採用前輪驅動時，驅動力矩將產生使機體重量具有減輕的效應，使重量相當於減輕了約9％，致使阻力減小約9％，將使能耗減小，機械效率提高了約18％；這就將使本實用新型的機械效率提高了約36.9％。
2、電動汽車具備低噪聲、零排放和綜合利用能源等優點。作為民用(家庭)交通工具，低成本、高性能。
3、以蓄電池直流電為能源，環保型產品。每組180Ah108V蓄電池充一次電的續駛裡程大於200km，百公裡耗電約15度。最大爬坡能力不小於30％。低速性能及高速性能都良好。
4、倒車功能良好，前進與倒車的轉換開關由數位訊號弱電控制，操縱靈活可靠。
5、電源通斷程序經過兩次不同的連續動作(開關)，才能完成從「電源切斷」到「可行駛」狀態；「電源切斷」，驅動系統關閉，車輛無主動的行駛。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為圖1的A向、四個車輪水平放置時的示意圖。
圖3為圖2的局部俯視示意圖。
圖4為本實用新型的車架結構示意圖。
圖5為本實用新型的轉向運動學示意圖。
圖6為本實用新型中的無刷直流電動機正反轉轉換控制電路原理圖。
附圖中1、前輪；2、車架；3、前輪支承架總成；4、阻尼式拉杆及支座總成；5、前減震器支承架；6、轉向器總成；7、直流電動機控制器；8、電源及控制開關；9、總線控制開關總成；10、剎車與調速總成；11、蓄電池；12、後輪；13、車座；14、後減震器支承架；15、後輪雙向作用筒式減震器總成；16、後輪阻尼減震支承拉杆總成；17、前輪雙向作用筒式減震器總成；18、羊角軸連接座總成；19、羊角軸；20、羊角軸連接立軸；21、轉向拉杆總成；22、轉向梯形臂。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
本實用新型的設計原理
本實用新型以蓄電池組直流電為能源，採用雙前輪直流電動機直接驅動作為主驅動動力及雙後輪直流電動機直接驅動作為輔助驅動動力、輪轂與電機一體化技術，直流電動機可採用無刷直流電動機，無機械傳動，能實現電子自動差速器功能。
1、轉向系統是用來控制車輛的行駛方向的。為了使車輛轉向，必須在車輛上造成一個與轉彎方向一致的轉向力矩。產生轉向力矩的方法基本上有兩種利用地面對導向輪產生的側向力；改變兩側驅動輪上的驅動力的大小和方向。本實用新型採用昌河車等微型車的「利用地面對導向輪產生的側向力」的轉向方式，採用方向盤式齒條連杆式轉向器，技術成熟可靠。
2、前輪定位(1)前輪前束輪子在中立位置時，兩輪子後面與前面最外端之間距離之差。
本實用新型採用二輪轉向，轉向時要求輪子對機體不作偏轉，靠兩側驅動輪扭矩不等實現轉向。轉向的基本要求是，各輪子作純滾動而無滑動，因此轉向時的二個必須條件是①轉向時所有各輪子都能自由地繞輪軸以不同的角速度旋轉；外側輪子比內側輪子所走的路程要長，其轉速高，稱為快速側；內側輪子走的路程短些，轉速應慢些，稱為慢速側。
如圖5所示，設本實用新型的轉向半徑為R，前輪輪距為B，快速側和慢速側後輪的角速度為ω2和ω1，則其關係式為21=R+0.5BR-0.5B]]>因本實用新型的二後輪為輔助驅動輪，只是在低速、大負荷時起到驅動輪的作用，在行駛時基本上相當於從動輪，各輪在輪軸上能自由轉動，可滿足不同轉速的要求；而二前輪為主動輪，各輪分別由不同的電動機及控制器作用，有自動差速器的功能，併兼有差速鎖的功能，因此，二前輪也能滿足不同轉速的要求。
②轉向時所有各輪軸心速度矢量的垂線應通過垂直於水平面的同一軸線。
轉向是從直線行駛狀態(R＝∞)逐步過渡到以某一轉向半徑R轉向的，在R＝∞轉變為某定值的過程中，轉向半徑的大小，因轉向軸線的位置而時刻在變動，所以這一軸線稱為瞬時軸線。按照第二個要求，慢速側前輪的轉角α必須大於快速側前輪的轉角β。
轉向時前輪偏轉不同角度的要求可以用各種不同的轉向機構來實現。其中轉向梯形和用雙拉杆機構是結構簡單、工作可靠的形式，本實用新型採用的是轉向梯形結構。
前束量一般選在1.5～12mm，本實用新型選擇了5mm左右的前束量。前束可用改變轉向梯形的橫拉杆長度來調整。
(2)內傾角立軸的上端向裡傾斜的角度。內傾角的目的是，使前輪穩定在中立位置，偶爾偏離中立位置或轉向結束時使前輪有自動回到中立位置的作用。因為立軸內傾，前輪偏轉時會將機體抬高，被抬高了的前橋在車輛重量的作用下，隨時都有下落到最低位置即穩定位置的趨勢，也就是有使前輪迴到原來中立位置的趨勢。這時輪子的中立位置與穩定位置是重合的。立軸內傾有利於輪子的穩定，即有利於車輛的直線行駛穩定性，但轉向時有些費力。內傾角一般選取3～9°角，本實用新型的內傾角選為5°左右。
(3)後傾角轉向節立軸的上端向後傾斜一個角度。其目的是，使前輪偏轉後有自動回到中立位置的作用。前輪偶有偏轉時，在前輪支承面的中心處就受到路面的反作用力的作用，產生一個使輪子回到中立位置的力矩，使輪子回位。即內輪迴正，外輪穩定。後傾角越大，側反力矩迫使輪子回位，產生幌頭現象越強烈。所以，一般選取0～5°角。本實用新型選取了不超過2度角。
(4)前輪外傾角前輪上端向外傾斜一個角度。前輪外傾後，地面對車輪的垂直反力的軸向分力指向前輪軸的根部，使前輪始終壓向內端大軸承，抵消前輪在轉向或橫坡上時所承受的向外的部分軸向分力，減輕了外端小軸承的負荷，減少前輪脫落的危險。
外傾角增加，轉向阻力臂減少，有利於轉向輕便，但不利於輪子的穩定。外傾角選在2°左右。
3、制動系統制動系由制動器和操縱機構兩部分組成。功能是使行駛的車輛減速，並迅速停車，且保證車輛能停在一定的坡度上。
制動器的結構本實用新型採用的是簡單式雙蹄制動器，採用的是固定凸輪式。這種制動器，結構簡單、操作力小、散熱良好，但磨損不均勻。
操縱機構本實用新型採用液壓式的操縱機構。
4、電動機動力系統(1)電動機系統動力性能本實用新型設計時速不超過80km/h，可選用4個1Kw共4Kw的無刷直流電動機，電動機的最大功率共6kw時轉速為850r/min。電動機為無刷直流電動機。後輪電動機的額定轉速為250r/min左右。
行駛通過能力經過路面試驗，各種路況都能正常行駛，最大行駛爬坡不小於30％，起步最大爬坡能力不小於25％。
(2)控制器系統(控制電路部分)採用4Kw無刷直流電動機控制器，能實現單獨控制各電動機；能實現自動控制各電動機工作在相應的額定轉速下，使機車全速性能良好。
無刷直流電動機控制器可選用已有的專為該種車用的無刷直流電動機的控制器，如「協洋牌無刷直流電動機控制器」等。
控制器具有限流保護功能，每電動機的限流值為15～18A，總限流值為60～75A。
5、車架由於本實用新型的設計最高時速不超過80Km/h，設計最大輸出功率為不超過6KW，因此，在保證穩定性、安全性的前提下以減輕整車重量為切入點，車架簡單而牢固、可靠。
6、行走裝置採用雙前輪電動機直接驅動作為主驅動動力及雙後輪電動機直接驅動作為輔助驅動動力、採用輪轂與電機一體化技術、電動機是額定電壓為108V的無刷直流電動機，無機械傳動，採用無級變速。電動汽車轉向時，由於兩個前輪受轉向阻力的不同，分別改變兩個驅動電動機的轉速，能實現電子自動差速器功能。以後輪制動為主，四輪採用雙向作用筒式減震器減震。
本實用新型在正常行駛下雙前輪驅動的優點雙前輪驅動比後輪驅動時驅動力大，效率高，使電動車的後軸重量減小了約9％，阻力也相應減小了9％，電機的效率相當於增加了9％。相當於整車的效率提高了18％。
7、本實用新型的技術特徵(1)雙前輪電動機作為主驅動，輪轂與電機一體化，無機械傳動、效率高。
本實用新型是採用雙前輪電動機作為主驅動，每個前輪分別由一個高額定轉速的無刷直流電動機直接驅動，輪轂與電機一體化技術，無機械傳動，能量利用率高，機械效率高。當採用傳統機械傳動時，圓柱齒輪傳動的效率約為0.95，圓錐齒輪傳動的效率約為0.93，差速器的傳動效率約為0.8，再加上一級鏈傳動，鏈傳動的效率約為0.95～0.98，總的傳動效率約為0.77。這樣，採用電動機直接驅動時，如果需要4Kw的功率，而有機械傳動方式時的驅動則要4kw÷0.77＝5.2kw的功率。當採用後輪驅動時，驅動力矩將產生使機體增重的效應，使重量增加了約9％，致使阻力變大約9％，將消耗更大的能量；當採用前輪驅動時，驅動力矩將產生使機體重量具有減輕的效應，使重量相當於減輕了約9％，致使阻力減小約9％，將使能耗減小；這就將使本實用新型的機械效率提高了約18％；因此，後輪驅動機械傳動方式要比本實用新型的效率降低了36.9％。這樣，本實用新型的4kw的功率相當於後輪機械傳動時大於6.32kw以上的功率。
(2)雙後輪電動機作為輔助驅動，輪轂與電機一體化技術兩個後輪為輔助驅動輪，每個後輪分別由一個低額定轉速的無刷直流電動機直接驅動，每個後輪的輪轂與直流電動機為一體化結構。在正常行駛時，後輪處於微驅動狀態，其驅動力只是用於減少阻力、提高機械效率；只是在倒車、起步及低速下作為主驅動輪。這樣，可以解決機車的低速性能，提高了上坡能力。
(3)無刷直流電動機正反轉轉換控制電路作為動力源的電動機，選用的是4個1Kw～1.5Kw共4～6kw的無刷直流電動機。與其配套的控制器，能使電動機具有正反轉的功能，實現車輛的前進與倒車功能。本實用新型使用的無刷直流電機，是三相電機Y聯結方式，採取兩兩通電方式，每一瞬時有兩個功率管導通，每隔1/6周期(60°電角度)，換相一次，每次換相一個功率管，每一功率管通電120°電角度。各功率管的導通由位置傳感器(開關型霍爾元件集成電路)的輸出信號控制。對於無刷直流電動機只有在控制器的控制下才能運轉。
對於一般三相電動機，只要改換任意二相，就能實現電動機的反轉；在一般的直流電動機運行過程中，只要改變磁場方向或改變電樞電壓的極性，均可改變其轉向。但無刷直流電動機，磁通量由永磁鋼產生，無法改變方向，只要改變定子繞組的換相次序就能改變其轉動方向。只要把三個控制信號取反就能實現正反轉的問題。
要把三個相序控制信號取反，只要加上一個異或門集成電路，輸出三個換向控制信號、或更改程序，都能完成無刷直流電動機正反轉的功能。
無刷直流電動機正反轉轉換控制電路原理如圖6所示，開關K是正反轉轉換電路的開關，當K-A接通即接到低電平，即地電位，Ha2＝Ha1，Hb2＝Hb1，Hc2＝Hc1，無刷直流電動機正轉；當K-B接通即接到高電平，即+5V的電壓時，Ha2＝-Ha1，Hb2＝-Hb1，Hc2＝-Hc1，即信號取反，無刷直流電動機反轉，這樣，電動車就能倒車。
(3)上坡起步及低速行駛問題後輪的低額定轉速無刷直流電動機的低速特性良好，在起步時，能達到增大扭矩的功能，使上坡起步坡度＞25％。
本實用新型，為了適應不同轉速的要求，能夠自動並智能化的使電動機工作在不同的額定轉速下，並能自動及智能化的使在低速和倒車時，後輪電動機作為主驅動動力，在高速下前輪電動機作為主驅動動力。
(4)自動差速器的功能。
本實用新型是採用輪轂與電機一體化技術，雙前輪電機驅動，電機與其配套的控制器都是獨立工作，也就是，電機的轉速互不影響，這滿足差速的必要條件。
電機的轉子在旋轉時，在磁場中會產生反電動勢，輸出轉矩，當驅動輪的轉速不一致時，低速輪的反電動勢低，則電流變大，輸出轉矩也增大，將使輪子加速；高速輪的反電動勢高，則電流變小，輸出轉矩也減小，將使輪子減速；最終使二驅動輪轉速一致或達到要求轉速，這滿足差速的充分條件。
因此，本實用新型具備自動差速器功能的充要條件，所以，具有自動差速功能。
8、裝配關係本實用新型如圖1、圖2、圖3所示，包括車架2、車身、轉向機構、制動機構、直流電動機、蓄電池和控制電路；兩個前輪1為主驅動輪，兩個後輪12為輔助驅動輪，每個車輪分別由一個直流電動機直接驅動，每個車輪的輪轂與直流電動機為一體化結構。
車架如圖4所示。車架2由60×40的方管焊接而成。
本實用新型的前輪支承架總成3與前輪1的連接方式車架2的前端安裝有前輪支承架總成3、阻尼式拉杆及支座總成4，車架2上通過前減震器支承架5連接有前輪雙向作用筒式減震器總成17，前輪雙向作用筒式減震器總成17連接著羊角軸連接座總成18，羊角軸連接座總成18上連接有兩個羊角軸19，在兩個羊角軸19上安裝有兩個前輪1。
後輪與後軸有二種連接方式(一)車架的後端安裝有後軸，後軸的兩端安裝有兩個後輪12，後軸通過後輪阻尼減震支承拉杆總成16、後輪雙向作用筒式減震器總成15連接在車架2上，後輪雙向作用筒式減震器總成15通過後減震器支承架14連接在車架2上。
(二)由一根後軸、二個後從動輪及蹄式制動系統組成，通過彈簧鋼板聯接在車架2上。
轉向機構如圖1、圖2、圖3所示，包括方向盤、轉向拉杆總成21、轉向梯形臂22、轉向器總成6等，為已有常規技術。轉向機構可採用昌河車等微型車的「利用地面對導向輪產生的側向力」的轉向方式，採用方向盤式齒條連杆式轉向器，技術成熟可靠。
制動機構如圖1所示，剎車與調速總成10是，剎車系統是，制動機構採用的是已有的微型車的液壓式雙蹄制動器。這種制動器，結構簡單、操作力小、散熱良好。由踏板連杆液壓油剎車泵總成，通過油路連接各個剎車分泵，由分泵操縱剎車蹄完成剎車功能，為已有常規技術，技術成熟可靠。調速系統是，踏板連接霍爾傳感器，產生1.1-4.2V的直流電壓，踏板的不同位置對應著不同的直流電壓，完成調速功能。踏板連接剎車開關，此開關是常閉開關，在沒有踩剎車時，剎車開關被壓而斷開，當踩剎車時，則放開剎車開關使其閉合，剎車開關連接24V電壓信號，此信號通過剎車開關導通可使控制器斷電，並可使剎車燈亮。
電動機及電動機控制系統如圖1所示，包括無刷直流電動機、直流電動機控制器7、電源及控制開關8、總線控制開關總成9，直流電動機控制器7可採用無刷直流電動機控制器。電機系統主要由無刷直流電動機及直流電動機控制器組成。直流電動機控制器可採用已有的產品製作，如「協洋牌無刷直流電動機控制器」等。本實用新型採用車輪輪轂與電機一體化技術，各電動機分別由一個獨立或是一體但功能獨立的直流電動機控制器控制，各控制器的調速信號並聯後由同一個霍爾集成電路控制，而霍爾集成電路的輸出電壓是1.1～4.2V之間，這個電壓與一定頻率的斜坡電壓相比較，來控制輸出電壓的導通、關斷的佔空比，來調節輸出電壓而起到調速的功能。直流電動機控制器各個控制器的倒車轉換開關並聯後通過雙向開關相連，當信號是數位訊號的電源電壓即5V時為倒車，當信號接地時即0V電壓是前進。
直流電動機控制器可以是一個分別同時控制四個電動機的控制器，控制二前輪左、右輪電動機的時鐘信號，相差1/2周期，控制二後輪左、右輪電動機的時鐘信號，相差1/2周期；控制前、後輪的左輪的電動機的時鐘信號，相差1/4周期，控制前、後輪的右輪的電動機的時鐘信號，相差1/4周期。
燈光電路24V各種車燈及雨刮器、電喇叭等電器設備，使用120V～90V至24V的電壓轉換器，額定輸出電流為20A。
權利要求1.一種全速型電動汽車，包括車架(2)、車身、轉向機構、制動機構、直流電動機和蓄電池；車架(2)的前端安裝有兩個前輪(1)；車架(2)的後端安裝有後軸，後軸的兩端安裝有兩個後輪(12)；其特徵在於兩個前輪為主驅動輪，每個前輪分別由一個直流電動機直接驅動，每個前輪的輪轂與直流電動機為一體化結構；兩個後輪為輔助驅動輪，每個後輪分別由一個直流電動機直接驅動，每個後輪的輪轂與直流電動機為一體化結構；還包括直流電動機控制器，直流電動機控制器控制四個車輪上的直流電動機。
2.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的直流電動機為無刷直流電動機。
3.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的兩個前輪上的直流電動機為高額定轉速的直流電動機，所述的兩個後輪上的直流電動機為低額定轉速的直流電動機。
4.根據權利要求3所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的兩個前輪上的直流電動機為高額定轉速的無刷直流電動機，所述的兩個後輪上的直流電動機為低額定轉速的無刷直流電動機。
5.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的車架(2)的前端安裝有前輪支承架總成(3)、阻尼式拉杆及支座總成(4)，車架(2)上通過前減震器支承架(5)連接有前輪雙向作用筒式減震器總成(17)，前輪雙向作用筒式減震器總成(17)連接著羊角軸連接座總成(18)，羊角軸連接座總成(18)上連接有兩個羊角軸(19)，在兩個羊角軸(19)上安裝有所述的兩個前輪(1)。
6.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的後軸通過後輪阻尼減震支承拉杆總成(16)、後輪雙向作用筒式減震器總成(15)連接在車架(2)上，後軸的兩端安裝有兩個後輪(12)，後輪雙向作用筒式減震器總成(15)通過後減震器支承架(14)連接在車架(2)上。
7.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的後輪(12)連接在後軸上的結構，採用鋼板彈簧減震結構。
8.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的直流電動機控制器分別同時控制四個電動機的工作；控制兩前輪左、右輪電動機的時鐘信號，相差1/2周期，控制兩後輪左、右輪電動機的時鐘信號，相差1/2周期；控制前、後輪的左輪的電動機的時鐘信號，相差1/4周期，控制前、後輪的右輪的電動機的時鐘信號，相差1/4周期。
9.根據權利要求1所述的全速型電動汽車，其特徵在於所述的直流電動機控制器包括電動機正反轉轉換控制電路，其三個相序控制信號輸入端分別與一異或門集成電路連接，轉換開關K也與異或門集成電路連接，異或門集成電路的輸出端輸出三個換相控制信號，控制無刷直流電動機正反轉。
專利摘要一種全速型電動汽車，包括車架、車身、轉向機構、制動機構、直流電動機和蓄電池和直流電動機控制器；兩個前輪為主驅動輪，兩個後輪為輔助驅動輪，輪轂與直流電動機為一體化結構。每個前輪分別由一個高額定轉速的無刷直流電動機直接驅動，每個後輪分別由一個低額定轉速的無刷直流電動機直接驅動。直流電動機控制器控制四個車輪上的直流電動機。本實用新型前輪為主驅動輪，後輪為輔助驅動輪，輪轂與電機一體化，無機械傳動、機械效率提高了約36.9％，能實現電子自動差速器功能。在正常行駛時，後輪處於微驅動狀態，其驅動力只是用於減少阻力、提高機械效率；只是在倒車、起步及低速下作為主驅動輪。這樣，可以解決機車的低速性能，提高了上坡能力。
文檔編號B60K1/02GK2863536SQ20062008094
公開日2007年1月31日 申請日期2006年2月14日 優先權日2006年2月14日
發明者劉宗鋒 申請人:劉宗鋒