本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种新型电磁式汽车钳盘制动系统。
背景技术：
当前乘用车制动系统结构基本为通过制动踏板经真空助力器将输入力放大后，由推杆推动制动卡钳内的活塞，再由活塞推动摩擦片与制动盘接触，产生制动力，来使车辆减速至停止。对于驻车系统的设计，往往也是由手刹或电机带动后卡钳或者后制动鼓实现。该套系统存在组成复杂，重量较大，液压系统响应较慢，且容易存在管路漏液、或者管路有空气时刹车偏软等问题，机械结构的真空助力器往往不能很好地满足驾驶员对制动感觉的需求等问题。汽车制动系统相关的召回，绝大多数与制动管路漏液相关。伴随着对整车能耗要求的提升，降低整车重量是提高燃油消耗的有效途径，对于新能源汽车，尤其是电动车来说，直接省去真空助力系统、液压制动管路以及制动液等，可带来可观的重量方面的目标提升。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种新型电磁式汽车钳盘制动系统，对传统液压驱动的钳盘式制动系统升级为电磁驱动的制动系统，可以有效降低系统复杂程度，降低失效风险，且电磁相比于液压更快的相应速度，也可降低车辆的制动距离，提升了汽车行车制动安全。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种新型电磁式汽车钳盘制动系统，包括制动踏板、制动踏板力模拟装置、信号采集模块、控制系统模块和若干个制动卡钳总成，所述制动踏板力模拟装置包括电机本体，所述电机本体包括电机定子和位于电机定子内部中心的滚珠丝杠螺杆，所述滚珠丝杠螺杆在电机本体电磁力作用下位于电机定子内部中心转动，所述滚珠丝杠螺杆端部与制动踏板固定连接，所述电机定子与滚珠丝杠螺杆之间安装设有若干个滚子；所述制动卡钳总成包括卡钳本体和预埋线圈制动盘，所述卡钳本体具有“c”字形状的制动卡钳腔，所述卡钳本体在制动卡钳腔的两端腔壁上分别设有控制弹簧，两个控制弹簧上分别设有预埋绕组摩擦片，两个预埋绕组摩擦片位于卡钳本体的制动卡钳腔中，两个预埋绕组摩擦片之间形成摩擦制动卡钳空间，所述预埋线圈制动盘一端端部位于摩擦制动卡钳空间中；所述预埋线圈制动盘上设有电磁线圈a，所述预埋绕组摩擦片上设有电磁线圈b，每个制动卡钳总成的一个预埋线圈制动盘的电磁线圈a和两个预埋绕组摩擦片的电磁线圈b分别与控制系统模块电连接，所述控制系统模块与外部电源电连接，所述电机本体与控制系统模块电连接；所述信号采集模块与控制系统模块电连接，所述信号采集模块分别与每个制动卡钳总成的预埋线圈制动盘电连接。
为了更好地实现本发明，本发明还包括前视毫米波雷达模块，所述前视毫米波雷达模块用于探测汽车周围的障碍物，所述前视毫米波雷达模块与信号采集模块电连接。
为了便于对制动踏板的踏板位移进行探测，所述制动踏板附近设有踏板位移传感器，所述踏板位移传感器与信号采集模块电连接，所述踏板位移传感器用于探测制动踏板的踏板位移数值并将踏板位移数值传输至信号采集模块、控制系统模块中；所述控制系统模块中包括微分模块，所述微分模块根据踏板位移数值获取对应踏板的角速度信息与角加速度信息。
为了便于本发明对汽车的其他运行情况进行探测，本发明还包括汽车车速传感器、轮毂速度传感器和压力传感器，所述汽车车速传感器、轮毂速度传感器、压力传感器分别与信号采集模块电连接；所述汽车车速传感器用于探测汽车运行速度大小数据并将汽车运行速度大小数据传输至信号采集模块、控制系统模块中；所述轮毂速度传感器用于探测汽车轮毂运行速度大小数据并将汽车轮毂运行速度大小数据传输至信号采集模块、控制系统模块中；所述压力传感器用于探测预埋绕组摩擦片与预埋线圈制动盘相互间压力大小数据并将该压力大小数据传输至信号采集模块、控制系统模块中。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明对传统液压驱动的钳盘式制动系统升级为电磁驱动的制动系统，可以有效降低系统复杂程度，降低失效风险，且电磁相比于液压更快的相应速度，也可降低车辆的制动距离，提升了汽车行车制动安全。
(2)本发明具有响应迅速，而且可以通过调节电流大小来调节摩擦片与制动盘间的正压力，进而达到线控摩擦力的效果，实现防抱死功能；同时迅速相应也可有效解决传统车上制动拖滞的问题，降低车辆在制动方面的能耗。
(3)本发明结构简单，相比于传统制动系统，省去了真空助力系统、主缸、制动液等，在节省重量，降低系统复杂程度的基础上，避免由于制动液漏液、管路失效等带来的相关的问题；制动踏板的感觉也会由于踏板模拟装置的介入而得到改善。
(4)相比于传统的制动系统，前视毫米波雷达模块的引入，使得整个电磁制动系统控制实现闭环，改善了系统的自我调节能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－制动踏板，2－制动踏板力模拟装置，3－电机定子，4－电机本体，5－滚珠丝杠螺杆，6－滚子，7－踏板位移传感器，8－信号采集模块，9－前视毫米波雷达模块，10－控制系统模块，11－制动卡钳总成，12－卡钳本体，13－控制弹簧，14－预埋绕组摩擦片，15－预埋线圈制动盘。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
如图1所示，一种新型电磁式汽车钳盘制动系统，包括制动踏板1、制动踏板力模拟装置2、信号采集模块8、控制系统模块10和若干个制动卡钳总成11，制动踏板力模拟装置2包括电机本体4，电机本体4包括电机定子3和位于电机定子3内部中心的滚珠丝杠螺杆5，滚珠丝杠螺杆5在电机本体4电磁力作用下位于电机定子3内部中心转动，滚珠丝杠螺杆5端部与制动踏板1固定连接，电机定子3与滚珠丝杠螺杆5之间安装设有若干个滚子6。制动卡钳总成11包括卡钳本体12和预埋线圈制动盘15，卡钳本体12具有“c”字形状的制动卡钳腔，卡钳本体12在制动卡钳腔的两端腔壁上分别设有控制弹簧13，两个控制弹簧13上分别设有预埋绕组摩擦片14，两个预埋绕组摩擦片14位于卡钳本体12的制动卡钳腔中，两个预埋绕组摩擦片14之间形成摩擦制动卡钳空间，预埋线圈制动盘15一端端部位于摩擦制动卡钳空间中。预埋线圈制动盘15上设有电磁线圈a，预埋绕组摩擦片14上设有电磁线圈b，每个制动卡钳总成11的一个预埋线圈制动盘15的电磁线圈a和两个预埋绕组摩擦片14的电磁线圈b分别与控制系统模块10电连接，控制系统模块10与外部电源电连接，电机本体4与控制系统模块10电连接。信号采集模块8与控制系统模块10电连接，信号采集模块8分别与每个制动卡钳总成11的预埋线圈制动盘15电连接。当有流向相同的电流流经预埋绕组摩擦片14的电磁线圈b与预埋线圈制动盘15的电磁线圈a时，一侧的预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15相互吸引；同时，通过制动卡钳总成11浮钳的结构特征，另外一侧的预埋绕组摩擦片14也会由于电磁力的作用与预埋线圈制动盘15产生贴合。当无需制动时，只需要使预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15中的电流反向，两者将会迅速分开。
如图1所示，本发明还包括前视毫米波雷达模块9，前视毫米波雷达模块9用于探测汽车周围的障碍物，前视毫米波雷达模块9与信号采集模块8电连接。
如图1所示，制动踏板1附近设有踏板位移传感器7，踏板位移传感器7与信号采集模块8电连接，踏板位移传感器7用于探测制动踏板1的踏板位移数值并将踏板位移数值传输至信号采集模块8、控制系统模块10中。控制系统模块10中包括微分模块，微分模块根据踏板位移数值获取对应踏板的角速度信息与角加速度信息。
本发明还包括汽车车速传感器、轮毂速度传感器和压力传感器，汽车车速传感器、轮毂速度传感器、压力传感器分别与信号采集模块8电连接。汽车车速传感器用于探测汽车运行速度大小数据并将汽车运行速度大小数据传输至信号采集模块8、控制系统模块10中。轮毂速度传感器用于探测汽车轮毂运行速度大小数据并将汽车轮毂运行速度大小数据传输至信号采集模块8、控制系统模块10中。压力传感器用于探测预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15相互间压力大小数据并将该压力大小数据传输至信号采集模块8、控制系统模块10中。
本发明的电磁式汽车钳盘制动系统具体工作过程如下：当驾驶员踩制动踏板进行制动时，踏板位移传感器7采集相对的踏板位移数值，经通过微分模块，获得对应的踏板角速度信息与角加速度信息，以此来判定驾驶员的制动意图；同时汽车车速传感器、轮毂速度传感器和压力传感器分别探测并采集汽车运行速度大小数据、轮毂运行速度大小数据、预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15相互间压力大小数据以及前视毫米波雷达模块9探测到的前方障碍物情况等，都会通过相关的传感器被转换成电信号输入到信号采集模块8中，信号采集模块8根据各个传感器的采集精度及信号质量，预先设置不同类型及带宽的滤波器，以获取给控制系统模块10质量最佳的输入信号。控制系统模块10会综合输入信号的情况，基于预先设置的控制算法输出给制动执行机构(即制动卡钳总成11)相应的指令，也就是在预埋绕组摩擦片14以及预埋线圈制动盘15上的绕组电流强度大小，来独立控制每一个车轮上的制动力矩的大小。
对于预埋绕组摩擦片14和预埋线圈制动盘15，初始设定上面的绕组正好流向相反，当有相同的电流流经预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15时，形成相反的两个磁极产生摩擦力所需的正压力。正压力的大小可以通过电流大小来相互调节。在该系统中，预埋线圈制动盘15的位置是相对固定的，预埋绕组摩擦片14的通过电磁力的作用摆脱控制弹簧13拉力的限制，被吸引到预埋线圈制动盘15上。当不需要制动力时，可以在预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15上施加反向的电流，由于电磁力的作用，两者会迅速脱离开来。通过车轮的防抱死功能也可通过调节预埋线圈制动盘15与预埋绕组摩擦片14上的电流大小来调节正压力大小进而调节制动力大小来实现原来液压制动系统的保压、增压与减压功能。另外的，由于可以通过电流来精确控制制动力的大小，因此可以在辨识路面附着系数的前提下，使每个车轮始终处于附着系数最大的状态，达到最佳的制动效果。
控制系统模块10必须考虑到当相关部件失效时，驾驶员的制动意图也需要通过制动系统进行一定程度地体现，因此本发明中也设计了失效备保护装置。通过在卡钳本体12内设置一个控制弹簧13，其初始状态是将预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15相互夹紧，确保一定程度的制动力，当系统正常工作时，通过电磁力的作用，将预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15分开，当电磁功能失效时，控制弹簧13将顶住预埋绕组摩擦片14与预埋线圈制动盘15，使得车辆处于制动状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。