汽车解耦分布式制动系统纯电式制动执行机构的制作方法

本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车解耦分布式制动系统纯电式制动执行机构。

背景技术：

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车底盘集成化控制的发展要求。

电控制动系统实现了制动系统的解耦，主要有电子液压制动系统(EHB)与电子机械制动系统(EMB)两种，取消了制动踏板与制动轮缸之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

但是，EHB系统一般采用集中布置方式，仍需布置整车液压管道，动态响应性能可以进一步提高。EMB系统一般采用分布布置方式，无需布置整车制动管道，具有动态性能好、布置容易等优点。但是，目前EMB系统大多为单电机执行机构，未能充分利用汽车制动能量驱动摩擦制动，且不能分流汽车制动负荷而降低摩擦制动副磨损。而且，不论是EHB系统，还是EMB系统，都属于摩擦制动方式，不可避免会出现制动器磨损、摩擦粉尘及制动器热衰退等问题。至目前为止，汽车解耦分布式制动系统纯电式制动执行机构还鲜有提及。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种适用于汽车解耦分布式制动系统，采用纯电式制动方式，取消传统的摩擦制动装置，无需布置整车制动管道，动态响应性能好，结构紧凑，布置方便，易于与其他系统集成控制，可由再生电机将制动能量转变为电能直接驱动电磁制动器工作，且能分担制动负荷而降低电磁制动器能耗的纯电式制动执行机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车解耦分布式制动系统纯电式制动执行机构，包括制动盘、电磁离合器、电磁制动器、电池组和电子控制单元，所述电磁离合器的输入轴和电磁制动器的输入轴均与所述制动盘传动连接，所述电磁离合器的从动部分连接有再生电机；所述电池组与所述电磁离合器以及电磁制动器电连接，所述电子控制单元用于控制所述电磁离合器与电池组以及电磁制动器与电池组之间电路的通断；所述再生电机与所述电池组电连接，所述电子控制单元用于控制所述再生电机向所述电池组充电或控制所述电池组向所述再生电机供电。

进一步地，为有效实现制动盘与电磁离合器及电磁制动器的传动连接，所述的制动盘圆周面上设置有齿圈，所述制动盘通过齿圈啮合有小齿轮，所述小齿轮带动所述电磁离合器的输入轴以及电磁制动器的输入轴转动。

进一步地，由于制动执行机构工作过程中产生热量，为了将热量及时散出，还包括冷却风扇，所述冷却风扇靠近汽车车身一侧设置，所述冷却风扇与所述电池组电连接，所述电子控制单元控制所述冷却风扇与所述电池组之间电的通断。

进一步地，还包括散热通道和温度传感器，所述散热通道内设置有金属散热细网，所述冷却风扇与所述散热通道相对应，所述的温度传感器与所述电子控制单元电信号连接，所述电子控制单元根据所述温度传感器的信号控制所述冷却风扇的开启和关闭。当温度传感器检测到制动执行机构内温度较高时，电子控制单元接收到温度传感器的信号控制冷却风扇启动利用散热通道能够将热量有效散出，降低制动执行机构内的温度，当温度降低至预定范围内时，电子控制单元控制冷却风扇停止运行。

进一步地，所述的电磁离合器包括导磁盘、磁粉、磁粉室、激磁线圈和所述从动部分，所述导磁盘套设在所述电磁离合器的输入轴上，所述激磁线圈安装在所述从动部分，所述磁粉分布于所述磁粉室内，且所述磁粉室位于激磁线圈和导磁盘之间。当激磁线圈没有电流时，磁粉没有收到磁场作用，松散地分布于磁粉室内，电磁离合器为分离状态，从动部分和电磁离合器的输入轴之间可以自由转动，再生电机不工作；当激磁线圈有电流通过时，磁粉在磁场作用下快速凝固，由“松散”状态竖起呈链状，在磁场中形成“固体磁链”，电磁离合器为接合状态，将电磁离合器的输入轴与从动部分连接为一体，此时制动盘可通过小齿轮、电磁离合器驱动再生电机转子转动。导磁盘可通过花键与电磁离合器输入轴相连接，随着电磁离合器输入轴一起转动。

作为优选，所述激磁线圈通过碳刷、滑环以及继电器与所述电池组电连接。

进一步地，所述电池组与汽车电源连接，且两者之间设置有二极管；当电池组电压高于汽车电源电压，二极管截止；当电池组电压低于汽车电源电压，二极管导通，汽车电源系统对所述电池组供电。这种结构，若汽车电源系统发生突发故障，制动执行机构仍能正常工作，提高工作可靠性。

进一步地，每个车轮处均独立设置有所述的制动执行机构。这样能够单独控制每个车轮的制动，各个制动执行机构之间互不干涉，提高制动效果。

作为优选，所述的电子控制单元电连接有总控制单元，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮目标制动力、与电子控制单元及汽车其他系统间的信息交互。

有益效果：当汽车制动时，电子控制单元控制电池组与电磁离合器之间的电流导通，电磁离合器接合，制动盘通过小齿轮、电磁离合器带动再生电机转动，将汽车制动能量转变为电能并提供部分制动力矩，达到回收制动能量，分流制动负荷，降低电磁制动器能耗的目的。当再生电机提供的制动力矩不够时，电子控制单元控制电磁制动器工作，提供制动力矩使车轮减速、制动。

本发明为解耦分布式制动执行机构，无需布置整车制动管道，易于与其他系统集成控制，结构紧凑、布置方便且动态响应迅速；本发明取消了传统的摩擦制动装置，可避免出现制动器磨损、摩擦粉尘及制动器热衰退等问题；本发明可将制动能量转变为电能，并可直接用于驱动电磁制动器工作，提高制动能量利用效率及降低能源消耗；本发明再生电机工作时，能产生制动转矩分担制动负荷，降低电磁制动器能耗；本发明具有较好的抗失效能力，各个制动执行机构相对独立，如果其中一个出现故障，其他几个仍可使汽车可靠减速、停车；本发明易于实现应急制动功能，可由汽车自身制动能量驱动制动执行机构动作，实现汽车应急制动；本发明具有自我冷却功能，可防止制动执行机构温度过高而影响制动性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明纯电式制动执行机构结构简图；

图2是电磁离合器结构示意图；

图3是纯电式制动执行机构布置示意图。

其中:1.制动盘，2.电磁离合器，3.再生电机，4.电子控制单元，5.电池组，6.小齿轮，7.电磁制动器，8.冷却风扇，9.车轮，10.制动执行机构，11.激磁线圈，12.磁粉，13.碳刷，14.导磁盘，15.电磁离合器的输入轴，16.滚动轴承。

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种纯电式制动执行机构，包括制动盘1、电磁离合器2、电磁制动器7、电池组5和电子控制单元4，所述的制动盘1圆周面上设置有齿圈，所述制动盘1通过齿圈啮合有小齿轮6，所述小齿轮6带动所述电磁离合器的输入轴15以及电磁制动器7的输入轴转动；所述电磁离合器2的从动部分连接有再生电机3，所述电池组5与所述电磁离合器2以及电磁制动器7电连接，所述电子控制单元4用于控制所述电磁离合器2与电池组5以及电磁制动器7与电池组5之间电路的通断；所述再生电机3与所述电池组5电连接，所述电子控制单元4用于控制所述再生电机3向所述电池组5充电或控制所述电池组5向所述再生电机3供电。所述电池组5与汽车电源连接，且两者之间设置有二极管；当电池组5电压高于汽车电源电压，二极管截止；当电池组5电压低于汽车电源电压，二极管导通，汽车电源系统对所述电池组5供电。本申请中的电池组5可以为锂电池。

所述制动执行机构10还包括冷却风扇8，散热通道和温度传感器，所述冷却风扇8靠近汽车车身一侧设置，所述冷却风扇8与所述电池组5电连接，所述电子控制单元4控制所述冷却风扇8与所述电池组5之间电的通断；所述散热通道内设置有金属散热细网，所述冷却风扇8与所述散热通道相对应，所述的温度传感器与所述电子控制单元4电信号连接，所述电子控制单元4根据所述温度传感器的信号控制所述冷却风扇8的开启和关闭。

具体地，本实施例中所述的电磁离合器2为磁粉式电磁离合器，包括导磁盘14、磁粉12、磁粉室、激磁线圈11和所述从动部分，所述导磁盘14套设在所述电磁离合器的输入轴15上，所述激磁线圈11安装在所述从动部分，所述磁粉12分布于所述磁粉室内，且所述磁粉室位于激磁线圈11和导磁盘14之间；其中所述激磁线圈11通过碳刷13、滑环以及继电器与所述电池组5电连接。另外，本实施例中电磁制动器7为磁粉12式制动器，其原理与电磁离合器2相似，只是电磁制动器7没有从动部分。

如图3所示，本实施例中整车采用解耦分布式制动系统，每个车轮9处均独立设置有一个所述的制动执行机构10(以四个车轮9为例)，各制动执行机构10之间互不干涉，其中四个所述的电子控制单元4与一个总控制单元连接，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮9目标制动力、与电子控制单元4及汽车其他系统间的信息交互。

工作原理如下：车辆正常行驶时，激磁线圈11没有电流时，磁粉12没有受到磁场作用，松散地分布于磁粉室内，电磁离合器2为分离状态，从动部分和电磁离合器的输入轴15之间可以自由转动，再生电机3不工作；当车辆制动时，总控制单元识别驾驶员的制动意图，并将信号传递至各电子控制单元4，电子控制单元4控制电磁离合器2与电池组5之间电流导通，从而电磁离合器2的激磁线圈11有电流通过，磁粉12在磁场作用下快速凝固，由“松散”状态竖起呈链状，在磁场中形成“固体磁链”，电磁离合器2为接合状态，将电磁离合器的输入轴15与从动部分连接为一体，此时制动盘1可通过小齿轮6、电磁离合器2驱动再生电机3转子转动，再生电机3产生电能并向电池组5充电，同时提供部分制动力矩，达到回收制动能量，分流制动负荷，降低电磁制动器7能耗的目的。当再生电机3提供的制动力不够时，电子控制单元4控制电磁制动器7工作，提供制动力矩使车轮9减速、制动。当汽车处于急加速、爬坡等工况时，电子控制单元4可控制电池组5向再生电机3供电，并控制电磁离合器2闭合，此时再生电机3进入电动机模式，再生电机3通过电磁离合器2、小齿轮6及制动盘1给车轮9提供辅助驱动转矩。

当制动执行机构10内温度升高时，温度传感器将温度信号传递给电子控制单元4，电子控制单元4控制电池组5与冷却风扇8联通，冷却风扇8工作，将制动执行机构10内部热量及时散出。

在所述过程中若电池组5电压高于汽车电源电压时，二极管截止，制动执行机构10电源系统相对独立，当电池组5电压低于汽车电源电压时，二极管导通，汽车电源给锂电池充电，保证了制动执行机构10能够正常使用，若汽车电源系统发生突发故障时，制动执行机构10仍能正常工作，可靠性高。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。