[發(fā)明專利]電磁與摩擦集成制動系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410647525.4
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104482080A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何仁;涂琨;顧曉丹
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16D65/18
• 分類號: F16D65/18;F16D63/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于轎車制動器領(lǐng)域，尤其是一種具有能量回收功能的電磁與摩擦集成制動系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段轎車上安裝的主流制動系統(tǒng)是通過液壓油路傳遞制動踏板力，從而控制盤式摩擦制動器來進行制動的。駕駛員踩下制動踏板，通過制動主缸提高油路壓力，在高壓油作用下，制動鉗體內(nèi)的活塞推動制動塊壓向制動盤，摩擦塊與制動盤產(chǎn)生的摩擦力距來制動汽車。這種技術(shù)方案中制動力矩的來源只有一個，即摩擦塊與摩擦盤的擠壓產(chǎn)生制動力矩，因此頻繁地制動會產(chǎn)生大量有害粉塵和制動噪音，同時摩擦塊磨損的也很快，壽命短，維護成本高。在需要頻繁制動的城市道路上行駛或者在長下坡行駛時，制動器溫升較大，會產(chǎn)生“制動熱失效”現(xiàn)象，影響汽車安全行駛。另外這種技術(shù)方案僅通過液壓油路來傳遞制動踏板力，存在響應遲滯，控制精度低等缺點，在緊急制動時不能滿足迅速提高汽車制動力的要求。

節(jié)能減排是當前汽車工業(yè)發(fā)展的一大主題，在城市道路行駛的汽車，因制動而耗散的能量有時會達到汽車驅(qū)動總能耗的50％，制動能量的回收利用是必要的。目前采用的汽車制動能量再生技術(shù)是在汽車傳動系統(tǒng)上布置一個發(fā)電機，當汽車制動時，轉(zhuǎn)動的車輪帶動傳動系統(tǒng)中發(fā)電機發(fā)電，向車載電池充電，通過這種方法來回收制動能量目前也應用在電動汽車和混合動力電動汽車上。

根據(jù)電磁感應原理設(shè)計的電磁制動器，屬于電控非接觸式制動，可以有效解決制動粉塵、制動噪音和緊急制動響應速度等問題。現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利申請?zhí)枮?01210131074.X，名稱為“一種雙盤片結(jié)構(gòu)的摩擦與電磁集成制動器”所公開的方案中采用兩個制動盤，第一制動盤用于摩擦制動，第二制動盤用于電磁制動。這種集成方案制動器軸向尺寸很大，無法安裝在普通乘用車的車輪狹小的空間內(nèi)，實用性不大。中國專利申請?zhí)枮?01310626552.9，名稱為“一種車用電磁制動與摩擦制動集成制動系統(tǒng)”所公開的方案中在制動盤面部分區(qū)域布置電磁制動線圈，這種方案集成制動器軸向尺寸仍然很大，受布置位置的影響電磁線圈的個數(shù)很少，電磁制動力較小。以上兩種方案都是通過集成制動器將汽車動能轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，沒有進行能量回收利用。在這兩種方案中，摩擦制動的摩擦表面同時也是電磁制動產(chǎn)生電渦流的表面。當制動盤長時間使用磨損比較明顯時，電磁制動器線圈與制動盤上產(chǎn)生電渦流的表面之間的間隙就會增大，電磁制動力就會明顯減小。這降低了集成制動器的制動效能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊，具有制動能量回收功能的電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明將電磁線圈徑向布置，集成在制動盤內(nèi)部，減小了集成制動器的軸向尺寸，使其在乘用車上的布置更為實用；制動能量回收裝置即永磁發(fā)電機，將汽車動能轉(zhuǎn)化為電能，通過整流、濾波、穩(wěn)壓處理后一方面給電磁制動器提供能量來源，另一方面給車載電瓶充電，將能量存儲起來。此能量回收裝置既回收了部分制動能量，有利于整車的節(jié)能，又提供了部分制動力矩，提高了制動效能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種電磁與摩擦集成制動系統(tǒng)，包括摩擦制動器、電磁制動器、永磁發(fā)電機、車載電瓶踏板信號傳感器、蓄能器壓力傳感器、輪缸壓力傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和集成控制器，所述摩擦制動器包括內(nèi)側(cè)摩擦盤、外側(cè)摩擦盤、制動鉗體、制動鉗支架和摩擦塊，所述外側(cè)摩擦盤具有摩擦端面和與摩擦端面垂直的大圓周面和小圓周面，所述大圓周面與內(nèi)側(cè)摩擦盤通過螺栓固定連接，所述外側(cè)摩擦盤與輪輞固接，所述制動鉗體卡在內(nèi)側(cè)摩擦盤和外側(cè)摩擦盤上且固定連接于制動鉗支架，制動鉗體的相對內(nèi)側(cè)連接有摩擦塊；所述電磁制動器的電磁制動器定子位于內(nèi)側(cè)摩擦盤和外側(cè)摩擦盤之間，與轉(zhuǎn)向節(jié)支架或者懸架固接；所述永磁發(fā)電機位于電磁制動器和外側(cè)摩擦盤之間，包括永磁體和發(fā)電機定子，所述永磁體嵌套在支架上與外側(cè)摩擦盤的小圓周內(nèi)表面連接，所述發(fā)電機定子通過螺栓與電磁制動器定子連接；踏板信號傳感器、蓄能器壓力傳感器、輪缸壓力傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器均與集成控制器連接，所述集成控制器根據(jù)踏板信號傳感器、蓄能器壓力傳感器、輪缸壓力傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器的信號控制摩擦制動器、電磁制動器和永磁發(fā)電機的開啟與閉合，永磁發(fā)電機的輸出端分別與電磁制動器的輸入端和車載電瓶的輸入端連接，車載電瓶為電磁制動器提供電源。

進一步地，電磁制動器定子包括電磁制動器定子基體、電磁制動器鐵芯和電磁制動器線圈，所述電磁制動器鐵芯上繞有電磁制動器線圈并固定在電磁制動器定子基體上。

進一步地，電磁制動器鐵芯為8個，徑向分布固定在電磁制動器定子基體上。