新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车技术

新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车，实现了高效电、磁、机械能转换，数字式操控及高效的运行模式，如节能运行模式、运动运行模式等。除了电力驱动机构的结构简单外，相对于电单车本身还可省去了传动系统、变速系统等复杂结构。由于数控系统的多样性、可靠等诸多功能，将电力驱动的自行车做成智能化、模糊化的运行方式将成为可能和简单。

【技术实现步骤摘要】
1.新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车2.新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车是新型高效电力驱动机构、运行方式的实时采样、模数转换及处理、运行模式的选择、自动控制等技术在电动自行车这类简单交通工具项目上的实际应用，属于简单交通工具范畴。3.现有技术的电动自行车作为驱动力源的形式主要有直流电动机等种类。其电动机的工作方式和结构形式及运行方式是决定实际使用效率的重要因素。传统方式的驱动电机工作时所需产生的强极性磁场对转子作功，实际中通电线圈内的电流强度、方向不断变化。直流电机工作时需将电流作倒相处理，交流电机则需产生旋转磁场。按电磁学基本定律感性元件自身的感生电动势、电流方向与原方向相反且瞬时增加，形成固有的“感抗”。其实际的物理意义是无功耗能、工作温度上升等不利因素并使之效率降低。另一方面普遍的轴输出功率的结构形式需考虑使用效率时，在实际应用中很少直接采用，多为采用附加的动力传输系统如减速、力矩变换的工作方式，目的是所需的转速、力矩、运动形式等等。由此得到结论传统的直流电机在电动自行车项目上实际应用的电磁转换技术的效率问题关键在于电机的工作方式、结构形式、力矩作用位置、动力传输系统、动力切换及电气、机械特性等。现有技术的商品电动自行车的运行方式、操控方式相似于机动车(如摩托车的节气门/速度操控)，这两种方式并不适合于电动自行车的使用范畴，能量的转换也不科学和实用。电动自行车不是机动车，不应该采取机动车的操控方式，而电磁转换的电气特性也不同于燃油内燃机的工作方式。现有技术的商品电动自行车的结构设计和新材料应用缺乏新意，让人很难摆脱“拼装”的感觉。4.新型高效电力驱动机构及控制方法技术在电单车上的应用，是为了解决能量转换过程中提高效率问题。电磁能单元、通断时序以及可以选择的通电时域的新模式及运行方式，摆脱了传统驱动电机运行时的旋转磁场、电流倒相的必要条件，单一方向的工作电流使得电-磁-机械能的转换效率得以提高。合理的结构形式及控制系统在节能提高效率的同时还将扩大其实用范围和降低生产成本。例如，驱动装置、制动装置“二合一”形式，在满足设计中的转速、力矩、作功形式等性能要求时，原则上无需动力传输系统、减速系统等机构。新型高效电力驱动机构及控制方法技术在电单车项目上的应用，可扩展人机工程学技术、多模式运行方式、人工智能化及数字化能源使用方法等多项时代同步技术，适用于取代现有电动自行车产品中普遍应用的传统形式的电机驱动源及控制方法和运行方式。新型高效电力驱动机构及控制方法技术在电单车上应用的另一个方面是新型结构和新材料。新型结构和材料是通过计算机辅助设计，按照静、动态模拟各部件的应力情况、运动力学、结构力学的分析等，得以结构、形式、材料上的突破和阶段性的性能提高。且多应用纤维质合成材料、成型新工艺等先进技术以及电池技术，超导技术的储备应用及接口。5.新型高效电力驱动机构及控制方法技术属于电力驱动及自动控制范畴，通过电磁能单元及组合，通断时序及组合，控制系统等核心技术组成机电一体化、自动控制、信息化、智能化、模糊运行方式等多项技术的全新装置。新型高效电力驱动结构及控制方法技术应用于电单车装置的基本结构是由电磁能单元及组合，通断时序合成，控制系统组成。a.电磁能单元在某一几何外型的磁介质材料上，当一定数值的电流强度流过线圈时，磁介质材料中由磁畴反应出的电磁效应、磁通量及强度，是一种能的存在形式。电磁能单元的基本形式如(附图说明图1)所示。通电线圈在设计合理的结构形式及磁介质内的磁通量及磁通强度，使得机构的通电线圈、磁介质、磁路、磁通强度等，形成了一个具有能量的机构或称有能量单元机构(电磁能单元)。遵循物理学基本定律“磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合”又“因磁场扭曲而产生的法向、切向磁扭力”原则，具有电磁能量的机构或称为有能单元机构，其能将以力或力矩的形式，作用于其自身或相对物体。其能量转换及做功形式如(图2)所示。其中F←=Fq←+Ff←]]>按(图2)所示，当电磁能单元机构的通电线圈有电流流过时，将产生由a’b’向ab方向的位置移动趋势并且闭合现象，这一过程可进一步表达为F2＝(FSinθ)2+(FCosθ)2(1/2π周期)而新型高效电力驱动机构及控制方法的电磁能单元基本工作模式的通断时序及合成也是基于(图2)所示a’b’向ab位置移动并且闭合这一通电工作周期内的由初始状态如a’b位置，至结束状态即a’a、b’b位置，这一过程中的接通工作电源或者断开工作电源及相应的通断时序及组合而得到的对应于切向方向的电磁力矩或法向方向的电磁力矩，如(图3)所示。在电磁能单元通电的初始状态如a’b位置，至结束状态如a’a、b’b位置，这一工作周期内(时序分域及变化)，切向方向、法向方向的电磁力矩有一个转换变化的过程。在一个通电工作周期内，某一段时序内是切向方向电磁力矩为主要做功力矩如(图3)中的A段；某一段时序内是法向方向电磁力矩为主要做功力矩如(图3)中的B段；某一段时序内是切向方向、法向方向的电磁力矩共同做功力矩如(图3)中的C段。电磁能单元及机构的基本工作模式的通断时序是通过切向方向、法向方向电磁力矩的做功的时域选择，得到不同方向的电磁力矩做功效果，同时也可以通过通断时序的时域选择得到单一切向方向的电磁力矩或者单一法向方向的电磁力矩。如(图2)所示的电磁能单元及结构形式实际应用于电动自行车项目时，可以由通断时序控制的切向方向电磁力矩作功实现驱动车辆逻辑，由通断时序控制的法向方向电磁力矩作功实现制动车辆逻辑(参阅图4)。新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车，就是通过电-磁-机械能转换，以电磁能单元为基础，采用合理的结构布局及控制系统，高效率地将电能转换为机械能。合理的、优化的结构布局其设计原则是按被应用装置的实际运行方式、机械特性等参数为依据，加上不同模式的控制方法，目的是获得最高的使用效率。电磁能单元的结构设计对于不同的应用领域有着充分的设计、优化空间。在新型高效电力驱动机构及控制方法技术实际应用于电动自行车项目中“V”字型磁介质材料(电工钢片)可分布于车圈有效半径的最外缘(图4、图7)。按自行车的使用范畴及特性，采用的新型高效电力驱动机构及控制方法技术的电单车项目应用中，由于无需静态的启动力矩，结构设计上仅用一组电磁能单元就可以实现电单车的驱动、制动及各类运行模式。b.工作模式(通断时序及合成)。如前所述，新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车的工作模式，是将具有电磁能的机构作为有能基本单元机构，其工作能量取自于电能，驱动机构工作时电磁能机构或有能电磁能单元对电能输入的类型(如交、直流，单、多相等)和电流方向无需限制，也无需产生旋转磁场或电流换相、倒相，其工作模式仅需为按接通、断开及其时限的组合。(图3)所示的A区域时序段是电磁力切向方向力矩的主要部分，B区域时序段是电磁力法向方向力矩的主要部分，C区域时序段是电磁力矩切向、法向方向合成部分。通断时序的工作模式是将这几个时域区分或组合并控制其接通、断开相应的时序段得到相应的切向方向、法向方向的电磁力矩或者其两者的组合电磁力矩。通断时本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车是由具有电磁能机构的电磁能单元、通断时序合成、控制方法构成的新型高效电力驱动机构及控制方法和新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车的运行模式（实时数据采集、模数转换、数据处理、能量管理系统、比较电路、模式选择、安全优先中断）的共同作用下，构成了一个能在电力驱动应用中，提高电单车的效率、性能、功能，扩展使用范围的电、磁、机械能转换、控制装置新技术，并且由此构成了新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车的驱动、控制机构的技术特征。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚飞，
申请(专利权)人：姚飞，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]