一种轮毂电机车辆复合制动装置

本发明涉及车辆制动，特别涉及一种轮毂电机车辆复合制动装置。

背景技术：

1、电动汽车具有行驶时零排放的突出优点，因此受到了全世界汽车科技工作者的青睐。轮毂电机电动汽车实现了将动力系统、传动系统以及制动系统等集成设置于轮毂内侧，相比于传统集中驱动式电动汽车，其具有简化整车结构、减少机械损失、提高工作效率以及便于复杂控制等优点，是未来电动汽车发展的重点方向。

2、制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，传统的制动系统有液压式和气压式制动系统，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它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。

3、车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死系统(abs)、电子制动力分配系统(ebd)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对制动器的热衰退现象作用甚微。

4、基于轮毂电机的双盘式电磁-摩擦轮毂电机车辆复合制动装置结合了再生制动、电磁制动与摩擦制动系统的功能与优点，可分别安装于全部车轮内侧，具有体积小、集成度高、便于安装及控制灵活等优点。但是，上述再生制动、电磁制动与摩擦制动的复合制动器的集成装置还较少。目前，与本发明专利最相近的相关技术是授权公告号为“cn104648164b”的发明专利“一种电动汽车用复合防抱死制动系统及制动控制方法”但是，摩擦制动装置采用的是带式制动，对制动鼓有较大的弯曲力，压力不均匀，散热效果不好，且容易造成材料磨损不均匀。

技术实现思路

1、针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种轮毂电机车辆复合制动装置，以解决背景技术中提到的问题。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种轮毂电机车辆复合制动装置，包括设置在轮胎和轮毂内侧的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括电磁制动盘、行星轮、齿圈及太阳轮，所述电磁制动盘通过安装螺母与所述轮毂固定连接，所述轮毂的中间位置设置有半轴，所述半轴的一端圆周上通过第一轴承转动连接有轮毂电机定子，所述半轴的一端圆周上通过第二轴承转动连接有轮毂电机外壳，所述齿圈固定设置在所述轮毂电机外壳的内侧，所述轮毂电机外壳的内侧位于所述齿圈的一侧还设置有电磁铁芯安装支架，所述电磁铁芯安装支架的内侧设置有电磁铁芯和电磁线圈，所述电磁制动盘的一端设置在所述电磁铁芯和所述电磁线圈的内侧，所述轮毂电机外壳与所述轮毂电机定子之间设置有轮毂电机转子，所述轮毂电机转子与所述轮毂电机定子的外侧之间设置有定子绕组、定子铁芯和永磁体，所述轮毂电机转子与所述轮毂电机定子的内侧之间设置有自发电功能机构，所述半轴的一端圆周上固定设置有盘式制动器，所述盘式制动器包括制动电机、制动钳体、丝杆、螺母、摩擦块和摩擦制动盘。

4、较佳的，所述行星轮设置有四组，四组所述行星轮与所述电磁制动盘固定连接，四组所述行星轮与所述齿圈内啮合，且与所述太阳轮外啮合，所述太阳轮与所述半轴通过滚动轴承活动连接。

5、较佳的，所述自发电功能机构包括发电定子线圈和永久磁铁，所述发电定子线圈固定连接在所述轮毂电机定子内侧，所述永久磁铁固定连接在所述轮毂电机转子上。

6、较佳的，所述半轴的圆周上设置有电力电子元件。

7、较佳的，所述电磁制动盘设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘的内表面设置有覆铜层，所述覆铜层的厚度设置为0.8-1.2mm。

8、较佳的，所述制动钳体通过滑动销与车桥活动连接，所述制动电机与所述制动钳体的表面固定连接，所述制动电机的输出端与所述丝杆连接，所述丝杆转动设置在所述制动钳体内，所述螺母与所述丝杆螺纹连接，所述螺母的另一侧与一个所述摩擦块固定连接，所述摩擦块设置在所述制动钳体的内表面，所述摩擦制动盘的一端设置在所述摩擦块的内侧。

9、较佳的，还包括电磁制动组件，所述电磁制动组件包括覆铜层连接支架(31)、覆铜层(32)和电磁线圈组件(33)，所述电磁线圈组件(33)设置在所述轮毂电机定子(15)的外表面，所述覆铜层连接支架(31)设置在所述复合制动盘(30)上，所述覆铜层(32)固定设置在所述覆铜层连接支架(31)上，所述电磁线圈组件(33)包括电磁线圈和电磁铁芯。

10、较佳的，所述覆铜层连接支架(31)设置为高强度合金材料支架，所述覆铜层(32)的厚度设置为0.8-1.2mm。

11、较佳的，所述行星齿轮机构还包括电磁制动盘(8)，所述电磁制动盘(8)设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘(8)的内表面设置有覆铜层(32)，所述覆铜层(32)的厚度设置为0.8-1.2mm。

12、综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

13、1、本发明集成了电磁制动与线控摩擦制动系统的功能与优点，利用非接触电磁制动分担制动能量，从而降低摩擦制动器的磨损，提高车辆制动器的抗热衰退性能；

14、2、本发明采用分布式布置方式，取消了传统的液压或气压管路，集成制动装置独立安装于车轮轮毂内，布置相对容易，且对原有汽车系统结构改动较小；

15、3、本发明的轮毂电机车辆复合制动装置可以采用轮毂电机、电磁制动力矩与摩擦制动力矩可以联合控制，充分发挥电磁制动的作用，具有集成度高、便于布置及适用于高质量集成控制的优点；

16、4、本发明的轮毂电机车辆复合制动装置采用了轮毂电机，轮毂电机可以省略大量传动部件，让车辆结构更简单，同时，可实现多种复杂的驱动方式。

17、5、本发明的自发电功能机构可以为电磁制动提供电能，从而实现电磁制动能量自供给的目的，解决了电磁制动带来的能耗问题，同时，自发电功能机构也会对复合制动盘产生一定的制动阻力。

18、6、本发明的轮毂电机车辆复合制动装置采用了三种制动方式的复合结构，发挥了各自制动系统的优势，充分利用其响应快，无接触摩擦的优点，提高了制动系统的反应速度，缩减了制动时间，提升了制动效率及制动安全性，在延长制动器使用寿命的同时也提升了车辆的续航里程。

技术特征：

1.一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：包括设置在轮胎(3)和轮毂(4)内侧的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括电磁制动盘(8)、行星轮(11)、齿圈(13)及太阳轮(10)，所述电磁制动盘(8)通过安装螺母(9)与所述轮毂(4)固定连接，所述轮毂(4)的中间位置设置有半轴(26)，所述半轴(26)的一端圆周上通过第一轴承(27)转动连接有轮毂电机定子(19)，所述半轴(26)的一端圆周上通过第二轴承(28)转动连接有轮毂电机外壳(14)，所述齿圈(13)固定设置在所述轮毂电机外壳(14)的内侧，所述轮毂电机外壳(14)的内侧位于所述齿圈(13)的一侧还设置有电磁铁芯安装支架(5)，所述电磁铁芯安装支架(5)的内侧设置有电磁铁芯(6)和电磁线圈(7)，所述电磁制动盘(8)的一端设置在所述电磁铁芯(6)和所述电磁线圈(7)的内侧，所述轮毂电机外壳(14)与所述轮毂电机定子(19)之间设置有轮毂电机转子(15)，所述轮毂电机转子(15)与所述轮毂电机定子(19)的外侧之间设置有定子绕组(17)、定子铁芯(18)和永磁体(16)，所述轮毂电机转子(15)与所述轮毂电机定子(19)的内侧之间设置有自发电功能机构，所述半轴(26)的一端圆周上固定设置有盘式制动器，所述盘式制动器包括制动电机(22-1)、制动钳体(22)、丝杆(22-3)、螺母(22-2)、摩擦块(23)和摩擦制动盘(24)。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述行星轮(11)设置有四组，四组所述行星轮(11)与所述电磁制动盘(8)固定连接，四组所述行星轮(11)与所述齿圈(13)内啮合，且与所述太阳轮(10)外啮合，所述太阳轮(10)与所述半轴(26)滚动轴承活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述自发电功能机构包括发电定子线圈(21)和永久磁铁(20)，所述发电定子线圈(21)固定连接在所述轮毂电机定子(19)内侧，所述永久磁铁(20)固定连接在所述轮毂电机转子(15)上。

4.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述半轴(26)的圆周上设置有电力电子元件(25)。

5.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述电磁制动盘(8)设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘(8)的内表面设置有覆铜层(12)，所述覆铜层(12)的厚度设置为0.8-1.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述制动钳体(22)通过滑动销与车桥活动连接，所述制动电机(22-1)与所述制动钳体(22)的表面固定连接，所述制动电机(22-1)的输出端与所述丝杆(22-3)连接，所述丝杆(22-3)转动设置在所述制动钳体(22)内，所述螺母(22-2)与所述丝杆(22-3)螺纹连接，所述螺母(22-2)的另一侧与一个所述摩擦块(23)固定连接，所述摩擦块(23)设置在所述制动钳体(22)的内表面，所述摩擦制动盘(24)的一端设置在所述摩擦块(23)的内侧。

7.根据权利要求1所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：还包括电磁制动组件，所述电磁制动组件包括覆铜层连接支架(31)、覆铜层(32)和电磁线圈组件(33)，所述电磁线圈组件(33)设置在所述轮毂电机定子(15)的外表面，所述覆铜层连接支架(31)设置在所述复合制动盘(30)上，所述覆铜层(32)固定设置在所述覆铜层连接支架(31)上，所述电磁线圈组件(33)包括电磁线圈和电磁铁芯。

8.根据权利要求7所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述覆铜层连接支架(31)设置为高强度合金材料支架，所述覆铜层(32)的厚度设置为0.8-1.2mm。

9.根据权利要求8所述的一种轮毂电机车辆复合制动装置，其特征在于：所述行星齿轮机构还包括电磁制动盘(8)，所述电磁制动盘(8)设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘(8)的内表面设置有覆铜层(32)，所述覆铜层(32)的厚度设置为0.8-1.2mm。

技术总结
本发明公开了一种轮毂电机车辆复合制动装置，包括轮毂电机，摩擦制动盘，电磁制动盘，制动钳体，发电定子线圈，永久磁铁及电磁组件。本发明满足了不同制动模式对制动盘材质及性能的要求，同时集成了轮毂电机再生制动、电磁制动与摩擦制动三种制动方式来满足不同的制动需求，在保证制动安全的前提下，优先采用轮毂电机再生制动，在再生制动转矩不能满足制动需求时，电磁制动或摩擦制动参与制动，以最快的时间响应、最短的制动距离内使车辆进行减速或停车。同时电磁制动所需电能由自发电装置提供，从而实现电磁制动能量自供给的目的，解决了电磁制动带来的能耗问题。

技术研发人员：王奎洋,楚博士,王渝甬,朱睿,罗大鹏,邹一驹昂,孙钰欣,仇雯
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12