[實用新型]基于壓電材料回收電動汽車制動能量的鉗盤式制動器及系統

有效

• 申請號: 201820051935.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN207942930U
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 張新塘;梅鵬;王桀;徐達
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60L7/10
• 分類號: B60L7/10;B60T1/06;B60T1/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

本實用新型公開了一種基于壓電材料回收電動汽車制動能量的鉗盤式制動器及系統，該鉗盤式制動器包括制動盤和制動鉗，所述制動鉗上設置有制動塊安裝部，所述制動塊安裝部上設置有制動塊，所述制動塊安裝部與制動塊之間還設置有壓電材料層。該系統包括電動機、蓄電池、鉗盤式制動器、第一AC/DC轉換器、第二AC/DC轉換器，所述電動機用于驅動車輪旋轉并可實現再生制動；所述電動機的電流輸出端依次與第一AC/DC轉換器、蓄電池電連接；所述鉗盤式制動器的壓電材料層的電流輸出端依次與第二AC/DC轉換器、蓄電池電連接。本實用新型采用壓電陶瓷進行制動能量回收，對汽車制動系統無不良影響，在低速時也能夠提供所需制動力。

技術領域

本實用新型涉及一種電動汽車制動能量回收裝置，特別是指一種基于壓電材料回收電動汽車制動能量的鉗盤式制動器及系統。

背景技術

隨著汽車產量的迅速增加，汽車耗油量占全部石油產量的份額越來越大，面對日益緊張的燃油，人們已經逐漸將汽車的動力系統轉向電能，新能源汽車因使用成本低、綠色環保等優勢而備受人們的青睞。但其續航里程短，充電時間長等問題成為目前電動汽車發展的最大瓶頸。因此需要設計一種制動能量回收裝置來提高電能的利用率，進而延長電動汽車的續航里程。

電動汽車的制動方式主要包括機械制動、再生制動。機械制動是利用固定元件與旋轉元件工作表面的摩擦產生制動力矩，使車輛減速或停車，主要通過制動器實現。而再生制動是指電動汽車在剎車、下坡、滑行過程中，通過控制系統將電動機的狀態變為發電機工作狀態，利用發電機的電氣制動產生反向力矩使車輛減速或停車，同時通過發電機回收一部分能量。

鉗盤式制動器是廣泛應用于轎車和輕型貨車的一種制動器。它的旋轉元件是以端面工作的金屬圓盤，稱為制動盤。固定元件是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊，每個制動器中有2～4個，這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側的夾鉗形支架中，總稱為制動鉗。制動盤和制動鉗共同構成了鉗盤式制動器。鉗盤式制動器按制動鉗的結構型式可分為定鉗盤式和浮鉗盤式兩種。

定鉗盤式制動器的制動鉗既不能旋轉也不能沿制動盤軸向移動。制動鉗內位于制動盤的兩側分別裝有一個活塞，通過兩側活塞端部的制動塊安裝部(本實用新型中指活塞或制動鉗體上安裝固定制動塊的部位)推動制動塊壓住制動盤。當駕駛員踩下制動踏板使汽車制動時，來自制動主缸的制動液被壓入制動輪缸，制動輪缸的液壓上升，兩活塞在液壓作用下移向制動盤，將制動塊壓靠到制動盤上，制動塊夾緊制動盤，產生阻止車輪轉動的摩擦力矩，實現制動。

浮鉗盤式制動器的制動鉗一般可以相對制動盤軸向滑動，并且只在制動盤的一側設置制動輪缸。其制動塊根據連接位置的不同分為活動制動塊和固定制動塊，活動制動塊固定在制動輪缸活塞的制動塊安裝部上，而固定制動塊則安裝在無制動輪缸一側的制動鉗體的制動塊安裝部上。浮鉗盤式制動器的制動鉗體可沿導向銷軸向滑動。制動時，活塞在液壓力p₁的作用下，將活動制動塊推向制動盤。與此同時，作用在制動鉗體上的反作用力p₂推動制動鉗體沿導向銷向右移動，使固定在制動鉗體上的固定制動塊壓靠到制動盤上。于是，制動盤兩側的摩擦塊在p₁和p₂的作用下夾緊制動盤，使之在制動盤上產生與運動方向相反的制動力矩，促使汽車制動。

然而，現有的電動汽車采用機械制動時，機械能轉化成熱能擴散到大氣中，制動能量沒有得到回收利用；采用再生制動時，由于電機的扭矩特性，在低速時無法提供制動力，影響制動的安全性。