一种电动车用线控制动单元的制作方法

本发明涉及一种电动车用线控制动单元，属于新能源电动车技术领域。

背景技术：

电动汽车发展方兴未艾，制动系统作为保障整车安全性能的主要系统在电动车上仍然必不可少。目前电动汽车上仍然使用液压制动器，需要电能多次转换和传递才能实现整车制动，能源利用效率不高且有制动液泄露的潜在危险；因此亟需发展能够与电动车相匹配的新型制动系统。

在当前大力发展和推广电动汽车的背景下，制动系统正逐步向线控系统(Brake-by-Wire，BBW)发展，其中以电子机械制动(Electro-Mechanical Brake，EMB)为代表。

EMB的每个制动单元都由独立电机提供动力，能大大提高整车制动力控制的灵活性：但是如发明专利(申请号为200910146800.3)名称为：“一种汽车线控制动系统中电子制动器的传动装置”公开的电子机械制动类似，目前开发出的EMB无一例外都使用旋转电机提供动力，此类装置必须先利用齿轮减速机构放大转矩，再利用滚阻丝杆机构将转矩转化为轴向力后才能为车轮提供制动力。

因此EMB同时需要“转矩―力”转换机构和“增扭”机构，不仅使系统结构复杂、体积和质量增加，也使制动力调控难度增加，实际应用较为困难。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电动车用线控制动单元，其无需液压泵或运动转换机构、能够减少电动车制动过程的能量转换环节，实现电力驱动的直接制动、进而提高电动车制动性能。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种电动车用线控制动单元，它包括：对称分布在制动盘两侧的左摩擦衬片、右摩擦衬片；所述左摩擦衬片与制动卡钳相连接，所述右摩擦衬片与受力压板紧密贴合；

它还包括电磁直线执行器及杠杆放大机构；所述的电磁直线执行器由外部机体、永磁体、可沿机体轴线运动的运动线圈、销和轴共同构成；所述机体与制动卡钳连为一体，永磁体排列在机体内壁上，所述运动线圈利用销(4)与轴连接，轴利用铰链与杠杆放大机构的中心动力点连接；

其中，当运动线圈通电后向左运动时，磁场中运动线圈所受电磁力通过杠杆放大机构放大后作用在阻力点处向受力压板施加放大后的作用力，受力压板推动左摩擦衬片压紧制动盘提供可控的制动力。

所述的杠杆放大机构包括两组对称分布于轴线两侧的杠杆；所述杠杆利用连接轴与卡钳相连并可绕连接轴转动；杠杆利用铰链与轴相连；

杠杆与受力压板在阻力点处接触，作用在铰链处的电磁力被杠杆放大后作用在阻力点处。

所述的电磁直线执行器为伺服直线电机其作为驱动装置。

所述的制动卡钳夹紧力与电磁直线执行器作用力的关系式：F_b/F_e＝L/l,式中F_b和F_e分别为卡钳夹紧力和电磁力，L和l分别为杠杆的动力臂和阻力臂。

所述的运动线圈为可沿着机体轴线运动的动圈或动铁。

所述的永磁体为Halbach排列的永磁体。

所述的轴的运动规律通过电流的方向和大小控制。

本发明的工作原理如下：

制动时线圈通电向左运动，磁场中线圈所受电磁力被杠杆机构放大后在阻力点处向受力压板施加放大后的作用力，受力压板推动摩擦衬片压紧制动盘提供制动力；制动过程结束后，给电磁直线执行器施加方向相反的电流，线圈向右运动回到初始位置，杠杆、受力压板和摩擦衬片同时回到初始位置。

与现有的机械结构形式相比，本发明具有如下优点：

第一，直线执行器提供沿其轴线的力而非转矩，制动单元不需要类似EMB中“转矩-力”的运动转换机构，整个制动单元结构更加简单；

第二，通过控制电磁直线执行器电流直接控制制动力的大小，控制简单灵活，有利于提高制动性能；

第三，制动单元没有液压组件，没有制动液泄露的隐患；

第四，本发明运用于电动车，不需要液压泵或运动转换机构，减少了能量转换环节，实现电力驱动的直接制动，有利于提高能源利用效率。

附图说明

图1为本发明提出的电动车线控制动单元结构示意图；

图2为本发明设计的杠杆放大机构示意图；

图3为本发明提出的电动车线控制动系统结构示意图。

图中：1、电磁直线执行器，2、永磁体，3、运动线圈，4、销，5、轴，6、杠杆放大机构，7、制动卡钳，8、连接轴，9、阻力点，10、受力压板，11、左摩擦衬片，12、制动盘，13、右摩擦衬片，14、铰链。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为一种电动车用线控制动单元，它包括：对称分布在制动盘12两侧的左摩擦衬片11、右摩擦衬片13；所述左摩擦衬片11与制动卡钳7相连接，所述右摩擦衬片13与受力压板10紧密贴合；

在上述的基础上，本发明还包括电磁直线执行器1及杠杆放大机构6；请参阅图2；

所述的电磁直线执行器1由外部机体、永磁体2、可沿机体轴线运动的运动线圈3、销4和轴5共同构成；所述机体与制动卡钳7连为一体，固定在车轮附件适当的位置；永磁体2排列在机体内壁上，所述运动线圈3利用销4与轴5连接，轴5利用铰链14与杠杆6的中心动力点相连；本发明中轴5的运动规律通过电流的方向和大小控制，运动规律包括运动方向、位移和速度；其中，当运动线圈3通电后向左运动时，磁场中运动线圈3所受电磁力被杠杆放大机构6放大后作用在阻力点9处向压板10施加放大后的作用力，受力压板10推动左摩擦衬片11压紧制动盘12提供可控的制动力。

请参阅图2：所述的杠杆放大机构6包括两组对称分布于轴线两侧的杠杆6.1；所述杠杆6.1利用连接轴8与卡钳7相连并可绕连接轴8转动；杠杆6.1利用铰链14与轴5相连；

杠杆6.1与受力压板10在阻力点9处接触，作用在铰链14处的电磁力被杠杆6.1放大后作用在阻力点9处。

其中，所述的电磁直线执行器1为伺服直线电机其作为驱动装置。

如图2所示：所述的制动卡钳7加紧力与电磁直线执行器1作用力的关系式：F_b/F_e＝L/l,式中F_b和F_e分别为卡钳夹紧力和电磁力，L和l分别为杠杆的动力臂和阻力臂。

其中，所述的运动线圈3为可沿着机体轴线运动的动圈或动铁。

其中，所述的永磁体2为Halbach排列的永磁体，其能够用最少量的磁体产生最强的磁场。

结合图2，本发明设计的杠杆放大机构6，力放大倍数为25。以提供10000N的最大制动力为例，确定该线控制动单元的主要参数为：摩擦衬片摩擦系数μ＝0.38，杠杆机构力放大系数n＝L/l＝25。那么卡钳夹紧力与制动力的关系为：10000＝2μF_b；电磁直线执行器1提供的电磁力为：F_e＝F_b/n＝10000/(2μn)＝526N。

结合图3，本发明提出的电动车线控制动系统，是在设计图1所述的制动单元的基础上，将制动单元、主控制器、单元控制器、驱动器等有机连接的完整系统。

电动车每一个车轮上都安装一套制动单元和相应的单元控制器、单元驱动模块和传感器。

直流电源通过驱动模块连接到电磁直线执行器上为制动单元提供能量，驱动模块在单元控制器的控制下为执行器提供合适驱动电流。其控制原理是：线控制动系统有一个主控制器，只控制器接收制动踏板位置、轮速、车速等信号，通过综合处理后计算出各车轮的需求制动力并将该值发送给各车轮单元控制器，制动单元最后在单元控制器调控下完成制动力的精确控制。

主控制器的功能可根据实际情况确定，可以是只完成车辆的基本制动功能，也可以完成整车的制动动力学控制等功能，在电动车中还可以完成摩擦制动和回馈制动的协调控制功能。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。