电机制动及摩擦制动集成系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车辆制动领域，尤其涉及一种电机制动及摩擦制动集成系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在车辆制动及节能方面，传统的机械摩擦式制动器依靠频繁或长时间的机械摩擦来制动，摩擦制动过程中不但产生大量有毒粉尘，而且还会造成制动鼓(盘)和摩擦片(制动衬片)过热，导致制动效能衰退甚至是制动失效。有报道，研究人员选择电磁制动方式作为新型的辅助制动系统，并在汽车制动系统中加以运用，但在将汽车动能转变为热能过程中，会使电磁制动器发热量过大而存在失效可能。而单一的电机制动(或称再生制动)系统较多应用在整车质量较轻、所需制动力矩不大的电动轿车当中，就燃料汽车或者混合动力汽车而言，联合采用电机制动及摩擦制动两套系统是合理选择。目前，可查阅到的有关电磁制动及摩擦制动集成系统则较为多见。如:
[0003]江苏大学何仁等人发明的“一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统”(申请号201310626552.9公开日2014-03-12)，由一套摩擦制动器和一套电磁制动装置组成，摩擦制动器由制动钳体和制动盘组成，制动钳体卡在制动盘上且固定连接于制动钳支架，摩擦制动器和电磁制动装置相对于制动盘上下布置，但未见其产品。
[0004]江苏大学顾晓丹等人所发明的“一种双盘片结构的摩擦与电磁集成制动器”(专利号201210131074.X公开日2012-09-26)具有第一制动盘和第二制动盘，制动钳设置在第一制动盘片上，第二制动盘上设置电磁制动装置，但未见其产品。
[0005]吉林大学何睿等人发明的“具有摩擦制动与再生制动完全解耦功能的电动助力制动系统”(申请号201510140609.3公开日2015-06-17)，可以在新能源车辆制动能量回收时，使摩擦制动力和再生制动力完全解耦，最大程度的回收能量，并且具有电动制动助力和主动制动功能。
[0006]而有关电机制动及摩擦制动集成系统的文献较少，而且现有摩擦制动及电机制动系统结构复杂，在原车基础上进行改造较为困难。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种设计新颖、结构简单的电机制动及摩擦制动集成系统及其控制方法，以增强汽车制动效果，并将制动的动能转换为电能储存起来实现节能目的。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:电机制动及摩擦制动集成系统，主要包括摩擦制动装置和电机制动装置，摩擦制动装置的制动盘和电机制动装置的发电机安装在支撑轴上，制动盘与发电机的永久磁铁紧固连接。
[0009]磁爪通过平键与支撑轴连接。
[0010]摩擦制动装置主要由制动钳体、两片摩擦片、制动盘以及制动液入口组成。[0011 ]制动盘边上分布有摩擦片，摩擦片与制动钳体紧固连接，制动钳体的一侧设有制动液入口，制动液入口连接活塞缸。
[0012]电机制动装置主要由磁爪、平键、两组发电机三相绕组、发电机三相绕组支撑架、4个滚动轴承、发电机壳体组成。
[0013]两组发电机三相绕组分布在制动盘两侧并通过滚动轴承支撑在支撑轴上，发电机三相绕组与发电机三相绕组支撑架紧固连接，发电机三相绕组的三根输出线连接到控制器中，磁爪与摩擦片紧固连接，发电机壳体通过滚动轴承支撑在支撑轴上。
[0014]上述电机制动及摩擦制动集成系统的控制方法，当汽车制动时，摩擦制动装置独立工作，而电机制动装置根据车轮的滑移率进一步实现汽车的制动；当电机制动装置起作用时，利用汽车行驶时的动能带动制动盘及与之紧固连接的永久磁铁旋转，从而在永久磁铁外围的线圈上产生交变磁场而发电，并将其电能储存在蓄电池当中。
[0015]车轮的滑移率在0.15-0.25之间时，电机制动装置起作用。
[0016]针对目前制动集成系统结构复杂、改造困难、效果不佳等问题，发明人设计制作了一种电机制动及摩擦制动集成系统极其控制方法，该系统主要包括摩擦制动装置和电机制动装置，摩擦制动装置的制动盘和电机制动装置的发电机安装在支撑轴上，制动盘与发电机的永久磁铁紧固连接。当汽车制动时，摩擦制动装置独立工作，而电机制动装置根据车轮的滑移率进一步实现汽车的制动；当电机制动装置起作用时，利用汽车行驶时的动能带动制动盘及与之紧固连接的永久磁铁旋转，从而在永久磁铁外围的线圈上产生交变磁场而发电，并将其电能储存在蓄电池当中。本发明有效集成两种制动装置，并结合车轮的滑移率，能可靠地确保汽车制动效果，并达到储能的目的。
【附图说明】
[0017]图1是本发明电机制动及摩擦制动集成系统的结构示意图。
[0018]图中:1制动钳体，2摩擦片，3制动盘，4制动液入口，5发电机壳体，6磁爪，7平键，8发电机三相绕组，9滚动轴承，10支撑轴，11发电机三相绕组支撑架，12活塞缸，13控制器。
【具体实施方式】
[0019]—、制动集成系统的结构组成
[0020]如图1所示，本发明电机制动及摩擦制动集成系统，主要包括摩擦制动装置和电机制动装置，摩擦制动装置的制动盘和电机制动装置的发电机安装在支撑轴10上，制动盘与发电机的磁爪(永久磁铁)紧固连接，磁爪通过平键与支撑轴连接。其中，
[0021]摩擦制动装置主要由制动钳体1、两片摩擦片2、制动盘3以及制动液入口 4组成。制动盘边上分布有摩擦片，摩擦片与制动钳体紧固连接，制动钳体的一侧设有制动液入口，制动液入口连接活塞缸12。制动时，制动液可流入活塞缸中，从而实现摩擦制动。
[0022]电机制动装置主要由磁爪6、平键7、两组发电机三相绕组8、发电机三相绕组支撑架11、4个滚动轴承9、发电机壳体5组成。两组发电机三相绕组分布在制动盘两侧并通过滚动轴承支撑在支撑轴上，发电机三相绕组与发电机三相绕组支撑架紧固连接，发电机三相绕组的三根输出线连接到控制器13中，磁爪与摩擦片紧固连接，发电机壳体通过滚动轴承支撑在支撑轴上。在摩擦片旋转时，发电机三相绕组支撑架以及发电机壳体均相对其保持静止。
[0023]二、制动集成系统的控制方法
[0024]当汽车制动时，摩擦制动装置独立工作确保车辆减速；而电机制动装置根据控制器采集到的车轮的滑移率进一步实现汽车的制动，当车轮的滑移率在0.15-0.25之间时，电机制动装置起作用，利用汽车行驶时的动能带动制动盘及与之紧固连接的永久磁铁旋转，从而在永久磁铁外围的线圈上产生交变磁场而发电，并将其电能储存在蓄电池当中。
[0025]三、制动集成系统的使用操作及工作过程
[0026]使用本发明的制动集成系统时，两套制动装置都布置在汽车轮毂和半轴上。当驾驶员踩下制动踏板时，制动液将从制动液入口，流入活塞缸中，此时通过活塞缸的移动，将使摩擦片紧压在制动盘上，实现摩擦制动。随着车轮旋转的支撑轴通过平键带动磁爪旋转，并进而带动制动盘旋转，旋转的磁爪将在发电机三相绕组中形成交变磁场。
[0027]控制器采集车轮轮速传感器信号，并通过计算得到当前的车轮滑移率，控制器主要作用是控制车轮滑移率在0.15-0.25之间。当控制器计算得到当前滑移率小于0.15时，则使发电机三相绕组所产生的感应电流形成回路，电机制动装置起作用，制动效果增强；若计算得到当前滑移率大于0.25，则汽车有出现抱死的趋势，控制器将断开发电机三相绕组的线路，电机制动装置不起作用，避免车轮抱死。当控制器控制发电机三相绕组电流形成回路时，三相绕组的输出线接通蓄电池，则将使发电机三相绕组所产生的感应电流流向蓄电池，电能储存在蓄电池当中。
【主权项】
1.一种电机制动及摩擦制动集成系统，其特征在于主要包括摩擦制动装置和电机制动装置，摩擦制动装置的制动盘和电机制动装置的发电机安装在支撑轴上，制动盘与发电机的永久磁铁紧固连接。2.根据权利要求1所述的电机制动及摩擦制动集成系统，其特征在于:所述磁爪通过平键与支撑轴连接。3.根据权利要求2所述的电机制动及摩擦制动集成系统，其特征在于:所述摩擦制动装置主要由制动钳体、两片摩擦片、制动盘以及制动液入口组成。4.根据权利要求3所述的电机制动及摩擦制动集成系统，其特征在于:所述制动盘边上分布有摩擦片，摩擦片与制动钳体紧固连接，制动钳体的一侧设有制动液入口，制动液入口连接活塞缸。5.根据权利要求2所述的电机制动及摩擦制动集成系统，其特征在于:所述电机制动装置主要由磁爪、平键、两组发电机三相绕组、发电机三相绕组支撑架、4个滚动轴承、发电机壳体组成。6.根据权利要求5所述的电机制动及摩擦制动集成系统，其特征在于:所述两组发电机三相绕组分布在制动盘两侧并通过滚动轴承支撑在支撑轴上，发电机三相绕组与发电机三相绕组支撑架紧固连接，发电机三相绕组的三根输出线连接到控制器中，磁爪与摩擦片紧固连接，发电机壳体通过滚动轴承支撑在支撑轴上。7.权利要求1所述电机制动及摩擦制动集成系统的控制方法，其特征在于:当汽车制动时，摩擦制动装置独立工作，而电机制动装置根据车轮的滑移率进一步实现汽车的制动；当电机制动装置起作用时，利用汽车行驶时的动能带动制动盘及与之紧固连接的永久磁铁旋转，从而在永久磁铁外围的线圈上产生交变磁场而发电，并将其电能储存在蓄电池当中。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于:所述车轮的滑移率在0.15-0.25之间时，电机制动装置起作用。
【专利摘要】本发明公开了一种电机制动及摩擦制动集成系统及其控制方法，该系统主要包括摩擦制动装置和电机制动装置，摩擦制动装置的制动盘和电机制动装置的发电机安装在支撑轴上，制动盘与发电机的永久磁铁紧固连接。当汽车制动时，摩擦制动装置独立工作，而电机制动装置根据车轮的滑移率进一步实现汽车的制动；当电机制动装置起作用时，利用汽车行驶时的动能带动制动盘及与之紧固连接的永久磁铁旋转，从而在永久磁铁外围的线圈上产生交变磁场而发电，并将其电能储存在蓄电池当中。本发明有效集成两种制动装置，并结合车轮的滑移率，能可靠地确保汽车制动效果，并达到储能的目的。
【IPC分类】F16D65/14, F16D121/02, F16D121/20
【公开号】CN105041923
【申请号】CN201510393461
【发明人】刘存香, 刘学军, 林土淦, 林明松
【申请人】刘存香, 刘学军
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月7日