采用两个电机的无齿轮电力转换系统技术方案

一种人力转换系统并入有两个或更多个电机，以通过能量转换来协助对车辆供电。第一电机与人力输入联接，并且在人力输入不足以产生提供到第二电机的推进所述车辆的电力时充当发电机。所述车辆可为自行车，并且所述第一电机可联接到曲柄。可采用包括具有共用转子或定子的所述第一电机和所述第二电机的双联接电机，并且将所述双联接电机联接到所述曲柄和/或受驱动车轮。由所述第一电机产生的电力可直接提供到所述第二电机，或者可存储在电池中并用于推进所述车辆或为其他电子部件供电。用于推进所述车辆或为其他电子部件供电。用于推进所述车辆或为其他电子部件供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用两个电机的无齿轮电力转换系统
[0001]专利技术背景
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2019年7月31日提交且名称为GEARLESS POWER CONVERSION SYSTEM EMPLOYING TWO ELECTRIC MACHINES的美国临时申请号62/712,668的权益；所述申请的全部内容特此以引用的方式并入本文。
专利

[0004]本专利技术涉及一种采用两个或更多个电机的无齿轮电动自行车系统。

技术介绍

[0005]在本领域中已知的是，用行星齿轮传动装置联接在一起的两个电机可一起使用来提供连续可变比率，所述连续可变比率混合了两个输入，诸如原动机和电池或其他能量存储装置。混合动力汽车驱动器是众所周知的，并且在商业上已成功地将这两个电机和行星齿轮传动装置与电池和内燃发动机组合在一起，以提高整体系统效率，并且由此减少燃料消耗并降低排放和/或以其他方式提高性能。已经提出了同样理解的包括行星齿轮传动装置的类似系统，并且已在自行车驱动器方面取得了专利，但是由于重量的较高敏感性、效率以及可能还有更大的成本敏感性，所述类似系统尚未取得商业成功。
[0006]行星齿轮或齿轮传动装置(在本文中也被称为周转齿轮或齿轮传动装置)包括安装成使得一个齿轮的中心围绕另一齿轮的中心旋转的两个齿轮。齿轮架连接两个齿轮的中心，并且旋转来围绕一个齿轮(被称为太阳齿轮)带动另一个齿轮(被称为行星齿轮)。行星齿轮和太阳齿轮可啮合，使得其齿节圆在不会滑移的情况下滚动。行星齿轮的齿节圆上的某一点的轨迹是外摆线曲线。在这种简化的情况下，太阳齿轮是固定的并且一个或多个行星齿轮围绕太阳齿轮滚动。
[0007]包括行星齿轮传动装置的所有齿轮传动装置具有相当大的寄生损失和扭矩引发的损失，并且通常还会发出噪声。关于商业上成功的电动自行车，通常使用一组标准的链条和链轮来适应人类输入以驱动自行车。如果添加电驱动器，则这将产生额外的系统，而不是替换现有的齿轮系。如果将齿轮传动装置用于电动马达来增加扭矩，则在不输出电力时将电动马达及其齿轮脱开，以便避免来自齿轮传动装置的寄生损失、噪声和马达中的铁芯损失，从而造成踩踏阻力。这通常意味着没有实现再生制动能量。
[0008]可选地，使用直接驱动马达。这些系统通常确实提供了制动能量的再生。直接驱动选择通常是更沉重的、更昂贵的，并且由于马达中的显著的铁芯损失，仍会对踩踏工作造成显著的阻力。
[0009]回顾一下，可获得的电动自行车对标准自行车的现有的重量、成本、复杂性和维护增加了马达、驱动器和电池的电气和机械复杂性、重量、成本和维护。此外，电力和人力的组合通常对既作为自行车又作为辅助自行车的自行车的操作增加了一定复杂性。即使存在这些缺点，电动自行车也已成为全球范围内非常受欢迎的选择。

技术实现思路

[0010]本专利技术涉及一种无齿轮电动自行车系统，所述无齿轮电动自行车系统包括第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机协力地工作来提供骑车者所期望的比率和输入水平。本专利技术的无齿轮自行车/电动自行车系统消除了在机械和电气两方面的复杂性。此外，操作中的无齿轮电动自行车系统减少了标准自行车的齿轮传动装置的成本、重量和维护，同时提供连续电子可变比率、再生并且在需要时从电池增强电力。在不增加成本的情况下，提供了其他期望的特征，诸如用于车载电气需求的内在发电和精确测量人力输入。本专利技术通过一种无齿轮、轻便、有效且经济的装置来提供这些特征。
[0011]首先，示出了行星齿轮或齿轮完全不是使用两个或更多个电机来组合原动机，诸如电机和内燃发动机或踏板动力所固有的。本专利技术不需要采用任何齿轮。对于自行车应用，可使用链条或皮带将动力从踏板或曲柄传送到受驱动车轮，诸如后车轮。应注意，受驱动车轮也可为前车轮，对于一些卧式自行车是如此。
[0012]接下来，本专利技术公开了一种为了不需要减速齿轮传动装置在所需的扭矩下就具有足够的扭矩密度和效率的马达，并且由此消除了齿轮传动装置的损失、重量、噪声和成本。本专利技术的无齿轮电动自行车系统通过提供高转换效率并允许回收制动能量来提供可能比标准的纯机械自行车驱动器更高的系统效率。如所提及，这同一个系统提供电力，诸如更通常由自行车轮毂或轮缘发电机提供的电力，并且提供有关骑车者的输出的完整信息；从而代替昂贵的扭矩测量装置，而不用增加成本或重量。
[0013]本专利技术涉及一种无齿轮自行车和/或电动自行车驱动器。它包括第一电机和第二电机或更多个电机，这些电机协力地工作来提供有效的无级比率调整。
[0014]作为本专利技术的第一实例，在图2中描述了自行车驱动器的第一配置。位于后车轮轮毂中的第一电机配置有定子，所述定子通常通过链条或皮带联接到踏板曲柄。转子联接到后车轮。第二电机也联接到后轮毂，并且被配置在自行车车架与后车轮之间，使得转子与后车轮一起旋转，并且定子与自行车车架一起固定。如果骑车者的扭矩和步调是足够的，则第一电机的转子和定子基本上一起旋转，就好像它们是单个零件一样，并且第二电机自由地旋转。
[0015]如果需要更多扭矩，诸如爬坡骑行，则控制器允许第一电机在其转子与定子之间滑移，以维持骑车者的期望的步调和扭矩。该滑移产生电力，所述电力被馈送到第二电机，这增加了所需的额外的扭矩。
[0016]如果骑车者的输入的曲柄的每分钟转数(RPM)或踩踏步调是不足的，诸如下坡，则从第二电机吸收电力并且将所述电力馈送到第一电机。这将RPM添加到骑车者的RPM，使得骑车者维持相同的期望的步调并且维持期望的自行车速度。以此方式，维持某一范围或连续的无级比率。当制动时，第二电机可吸收能量，将所述能量存储在电池中，并且往回提供所述能量，以协助推进自行车，和/或用于其他用途，诸如在需要时进行照明。
[0017]在第二实例中，如图3所示，第一电机和第二电机两者都位于底部支架中。第一电机配置有转子，所述转子直接联接到或连接到踏板曲柄组件。定子通常通过链条或皮带联接到后车轮。第二电机被配置在自行车车架与第一电机的定子之间，使得两个电机定子一起旋转，并且联接到驱动后车轮的链条或皮带。如果骑车者的扭矩输入和步调是足够的，则第一电机的转子和定子基本上一起旋转，就好像它们是单个零件一样，并且第二电机自由
地旋转。如果需要更多扭矩，诸如爬坡骑行，则控制器允许第一电机在其转子与定子之间滑移，以维持骑车者的期望的步调和扭矩。该滑移产生电力，所述电力被馈送到第二电机，这增加了所需的额外的扭矩。如果骑车者的输入RPM或踩踏步调是不足的，诸如下坡，则从第二电机吸收电力并且将所述电力馈送到第一电机。这将RPM添加到骑车者的RPM步调，使得骑车者维持相同的期望的步调并且维持期望的自行车速度。以此方式，维持某一范围或连续的无级比率。当制动时，第二电机可吸收能量，将所述能量存储在电池中，并且往回提供所述能量，以协助推进自行车或用于其他用途，诸如在需要时进行照明。
[0018]在第三实例中，如图4所示，第一电机联接到底部支架，并且第二电机位于后车轮轮毂中。第一电机配置有转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换系统，所述电力转换系统包括：无齿轮电机组件，所述无齿轮电机组件包括：第一电机；以及第二电机；其中在所述第一电机与所述第二电机之间并未配置行星齿轮传动装置；控制器；其中所述电力转换系统被配置为在输入与输出之间提供可变比率；并且其中传入所述第一电机的扭矩输入机械地传递到所述输出；并且比率变化所需的任何电力差异都在所述第一电机与所述第二电机之间电气地交换。2.如权利要求1所述的电力转换，其中在所述第一电机或所述第二电机中的任一者上都不存在行星齿轮传动装置。3.如权利要求1所述的电力转换，所述电力转换还包括存储来自所述电力转换系统的能量的电池。4.如权利要求3所述的电力转换，其中所述第二电机具有定子和转子，并且其中所述第二电机吸收传送到所述电池的电力。5.如权利要求3所述的电力转换，其中所述电池从外部源接收电荷。6.如权利要求1所述的电力转换系统，其中单向离合器被配置在所述第一电机的所述输入与输出之间。7.如权利要求1所述的电力转换系统，其中所述电力转换系统联接到具有受驱动车轮和无驱动车轮的某一车辆，并且其中所述电力转换系统还包括被配置在所述无驱动车轮上的速度传感器，并且其中所述控制器使所述受驱动车轮的速度与所述无驱动车轮的速度基本上同步。8.如权利要求1所述的电力转换系统，其中所述电力转换系统联接到具有第一受驱动车轮和第二受驱动车轮的某一车辆，并且其中所述控制器使所述第一受驱动车轮的速度与所述第二受驱动车轮的速度基本上同步。9.如权利要求1所述的电力转换系统，其中所述第一电机包括一体式传感器，所述一体式传感器测量传入所述第一电机的扭矩输入、所述第一电机的电力和速度。10.如权利要求9所述的电力转换系统，其中所述第二电机包括一体式传感器，所述一体式传感器测量所述第二电机电力、所述第二电机的速度和扭矩。11.如权利要求1所述的电力转换系统，其中所述第一电机具有定子和转子，并且由此所述定子或所述转子中的一者相对于另一者滑移以产生电力，所述电力被传送到所述第二电机以产生输出扭矩。12.如权利要求1所述的电力转换系统，其中所述第二电机具有定子和转子，并且其中所述第二电机吸收电力，所述电力被传送到所述第一电机以将RPM添加到所述第一电机。13.如权利要求1所述的电力转换系统，其中所述扭矩输入是人力输入。14.如权利要求1所述的电力转换系统，所述电力转换系统还包括自行车，并且其中所述电力转换系统与所述自行车联接，并且其中所述电力转换系统产生所述输出来推进所述自行车。
15.如权利要求14所述的电力转换系统，其中所述自行车包括底部支架，并且其中所述第一电机和所述第二电机至少部分地被配置在所述底部支架中。16.如权利要求14所述的电力转换系统，其中所述自行车包括底部支架和受驱动车轮，并且其中所述第一电机被配置在所述底部支架中，并且所述第二电机联接到所述受驱动车轮。17.如权利要求14所述的电力转换系统，其中所述自行车包括受驱动车轮，并且其中所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：星球骑士有限责任公司，
类型：发明
国别省市：