电磁与摩擦集成制动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电磁与摩擦集成制动系统及其控制方法，包括摩擦制动器、电磁制动器、永磁发电机、车载电瓶和集成控制器。盘式摩擦制动器的内侧摩擦盘和外侧摩擦盘分开制造，通过螺栓连接。电磁制动器为转筒式，由电磁制动器定子和产生电涡流的转子组成，电磁制动器定子位于内侧摩擦盘和外侧摩擦盘之间，与转向节支架或者悬架固接。永磁发电机位于电磁制动器和外侧摩擦盘之间，包括永磁体和发电机定子，发电机定子与电磁制动器定子通过螺栓连接。该集成制动系统降低了摩擦制动器的使用频率，分散了制动系统热量，提高了车辆制动效能的稳定性，回收了部分制动能量，既减少了制动噪声又降低了整车运行能量的消耗。

【技术实现步骤摘要】
电磁与摩擦集成制动系统及其控制方法
本专利技术属于轿车制动器领域，尤其是一种具有能量回收功能的电磁与摩擦集成制动系统及其控制方法。
技术介绍
现阶段轿车上安装的主流制动系统是通过液压油路传递制动踏板力，从而控制盘式摩擦制动器来进行制动的。驾驶员踩下制动踏板，通过制动主缸提高油路压力，在高压油作用下，制动钳体内的活塞推动制动块压向制动盘，摩擦块与制动盘产生的摩擦力距来制动汽车。这种技术方案中制动力矩的来源只有一个，即摩擦块与摩擦盘的挤压产生制动力矩，因此频繁地制动会产生大量有害粉尘和制动噪音，同时摩擦块磨损的也很快，寿命短，维护成本高。在需要频繁制动的城市道路上行驶或者在长下坡行驶时，制动器温升较大，会产生“制动热失效”现象，影响汽车安全行驶。另外这种技术方案仅通过液压油路来传递制动踏板力，存在响应迟滞，控制精度低等缺点，在紧急制动时不能满足迅速提高汽车制动力的要求。节能减排是当前汽车工业发展的一大主题，在城市道路行驶的汽车，因制动而耗散的能量有时会达到汽车驱动总能耗的50％，制动能量的回收利用是必要的。目前采用的汽车制动能量再生技术是在汽车传动系统上布置一个发电机，当汽车制动时，转动的车轮带动传动系统中发电机发电，向车载电池充电，通过这种方法来回收制动能量目前也应用在电动汽车和混合动力电动汽车上。根据电磁感应原理设计的电磁制动器，属于电控非接触式制动，可以有效解决制动粉尘、制动噪音和紧急制动响应速度等问题。现有技术中，中国专利申请号为201210131074.X，名称为“一种双盘片结构的摩擦与电磁集成制动器”所公开的方案中采用两个制动盘，第一制动盘用于摩擦制动，第二制动盘用于电磁制动。这种集成方案制动器轴向尺寸很大，无法安装在普通乘用车的车轮狭小的空间内，实用性不大。中国专利申请号为201310626552.9，名称为“一种车用电磁制动与摩擦制动集成制动系统”所公开的方案中在制动盘面部分区域布置电磁制动线圈，这种方案集成制动器轴向尺寸仍然很大，受布置位置的影响电磁线圈的个数很少，电磁制动力较小。以上两种方案都是通过集成制动器将汽车动能转化为热能耗散掉，没有进行能量回收利用。在这两种方案中，摩擦制动的摩擦表面同时也是电磁制动产生电涡流的表面。当制动盘长时间使用磨损比较明显时，电磁制动器线圈与制动盘上产生电涡流的表面之间的间隙就会增大，电磁制动力就会明显减小。这降低了集成制动器的制动效能。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种结构紧凑，具有制动能量回收功能的电磁制动与摩擦制动集成系统及其控制方法。本专利技术将电磁线圈径向布置，集成在制动盘内部，减小了集成制动器的轴向尺寸，使其在乘用车上的布置更为实用；制动能量回收装置即永磁发电机，将汽车动能转化为电能，通过整流、滤波、稳压处理后一方面给电磁制动器提供能量来源，另一方面给车载电瓶充电，将能量存储起来。此能量回收装置既回收了部分制动能量，有利于整车的节能，又提供了部分制动力矩，提高了制动效能。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种电磁与摩擦集成制动系统，包括摩擦制动器、电磁制动器、永磁发电机、车载电瓶踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器和集成控制器，所述摩擦制动器包括内侧摩擦盘、外侧摩擦盘、制动钳体、制动钳支架和摩擦块，所述外侧摩擦盘具有摩擦端面和与摩擦端面垂直的大圆周面和小圆周面，所述大圆周面与内侧摩擦盘通过螺栓固定连接，所述外侧摩擦盘与轮辋固接，所述制动钳体卡在内侧摩擦盘和外侧摩擦盘上且固定连接于制动钳支架，制动钳体的相对内侧连接有摩擦块；所述电磁制动器的电磁制动器定子位于内侧摩擦盘和外侧摩擦盘之间，与转向节支架或者悬架固接；所述永磁发电机位于电磁制动器和外侧摩擦盘之间，包括永磁体和发电机定子，所述永磁体嵌套在支架上与外侧摩擦盘的小圆周内表面连接，所述发电机定子通过螺栓与电磁制动器定子连接；踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器均与集成控制器连接，所述集成控制器根据踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器的信号控制摩擦制动器、电磁制动器和永磁发电机的开启与闭合，永磁发电机的输出端分别与电磁制动器的输入端和车载电瓶的输入端连接，车载电瓶为电磁制动器提供电源。进一步地，电磁制动器定子包括电磁制动器定子基体、电磁制动器铁芯和电磁制动器线圈，所述电磁制动器铁芯上绕有电磁制动器线圈并固定在电磁制动器定子基体上。进一步地，电磁制动器铁芯为8个，径向分布固定在电磁制动器定子基体上。进一步地，电磁制动器铁芯顶部呈圆弧状，与外侧摩擦盘的大圆周表面的间隙为1.0～1.5mm。进一步地，发电机定子包括发电机定子基体、发电机铁芯和发电机线圈，所述发电机铁芯上均匀缠绕有发电机线圈、且沿径向分布固定在发电机定子基体上，所述发电机定子基体与电磁制动器定子基体连接。进一步地，发电机铁芯顶部呈圆弧状，与永磁体的间隙为1.0～1.5mm。进一步地，内侧摩擦盘和外侧摩擦盘的摩擦端面采用耐磨材料，外侧摩擦盘的大圆周内表面为敷铜层。进一步地，永磁体由12个永磁块组成，嵌套在塑料支架上，所述塑料支架与外侧摩擦盘的小圆周内表面固定连接。一种电磁与摩擦集成制动控制方法，包括以下步骤：S1：踏板信号传感器检测踏板的制动力，蓄能器压力传感器检测蓄能器处的制动液的压力，轮缸压力传感器检测轮缸处制动液的压力，转速传感器检测汽车车轮的工作转速，车速传感器检测汽车行驶的速度；S2：集成控制器接收踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器和转速传感器检测到的信号，根据检测到的信号经过分析处理选择开启不制动模式、低速制动模式、高速制动模式或紧急制动模式；当集成控制器未接收到踏板传感器信号时，开启不制动模式，集成控制器控制摩擦制动系统中的轮缸液压阀关闭，控制电磁制动器线圈不通电，控制发电机线圈与电磁制动器和车载电瓶连接的两个电子开关均断开；当集成控制器接收到踏板信号传感器和转速传感器的信号后，且当车轮的工作转速为低速时，集成控制器控制摩擦制动器和永磁发电机不工作，并根据采集的车速信号计算出制动力矩、控制电磁制动器线圈电流大小，从而控制电磁制动力大小；当集成控制器接收到踏板压力传感器和转速传感器的信号后，且当车轮的工作转速为高速信号时，集成控制器同时接通永磁发电机和电磁制动器，发电机输出的电压通过整流、滤波、稳压后经过电子开关给电磁制动器供电，多余电能存储到车载电瓶中，在发电机输出的电能不足以供给电磁制动器使用时，车载电瓶向电磁制动器补充供电，当电机制动力和电磁制动力之和达不到目标制动力时，集成控制器开启摩擦制动器并控制摩擦制动器制动力保持不变，通过调整电磁制动器线圈电流的大小来保证总制动力的需求；当集成控制器接收到踏板信号传感器的紧急制动信号时，集成控制器以保持车轮滑动率在20％为控制目标，根据车速信号、制动踏板信号和转速信号计算出摩擦制动力、电磁制动力和电机制动力承担总制动力的比例大小，根据计算结果决定向电磁制动器输出电流的大小，当集成控制器检测到的车轮转速达到永磁发电机工作转速时，接通永磁发电机到电磁制动器之间的电子开关，集成制动器根据永磁发电机输出的电压信号和电磁制动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：包括摩擦制动器、电磁制动器、永磁发电机、车载电瓶、踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器和集成控制器，所述摩擦制动器包括内侧摩擦盘(1)、外侧摩擦盘(2)、制动钳体(7)、制动钳支架(8)和摩擦块(9)，所述外侧摩擦盘(2)具有摩擦端面和与摩擦端面垂直的大圆周面和小圆周面，所述大圆周面与内侧摩擦盘(1)通过螺栓(10)固定连接，所述外侧摩擦盘(2)与轮辋固接，所述制动钳体(7)卡在内侧摩擦盘(1)和外侧摩擦盘(2)上、且固定连接于制动钳支架(8)，制动钳体(7)的相对内侧连接有摩擦块(9)；所述电磁制动器的电磁制动器定子位于内侧摩擦盘(1)和外侧摩擦盘(2)之间，与转向节支架或者悬架固接；所述永磁发电机位于电磁制动器和外侧摩擦盘(2)之间，包括永磁体(6)和发电机定子，所述永磁体(6)嵌套在支架上与外侧摩擦盘(2)的小圆周内表面连接，所述发电机定子通过螺栓与电磁制动器定子连接；踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器均与集成控制器连接，所述集成控制器根据踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器的信号控制摩擦制动器、电磁制动器和永磁发电机的开启与闭合，永磁发电机的输出端分别与电磁制动器的输入端和车载电瓶的输入端连接，车载电瓶为电磁制动器提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：包括摩擦制动器、电磁制动器、永磁发电机、车载电瓶、踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器和集成控制器，所述摩擦制动器包括内侧摩擦盘(1)、外侧摩擦盘(2)、制动钳体(7)、制动钳支架(8)和摩擦块(9)，所述外侧摩擦盘(2)具有摩擦端面和与摩擦端面垂直的大圆周面和小圆周面，所述大圆周面与内侧摩擦盘(1)通过螺栓(10)固定连接，所述外侧摩擦盘(2)与轮辋固接，所述制动钳体(7)卡在内侧摩擦盘(1)和外侧摩擦盘(2)上、且固定连接于制动钳支架(8)，制动钳体(7)的相对内侧连接有摩擦块(9)；所述电磁制动器的电磁制动器定子位于内侧摩擦盘(1)和外侧摩擦盘(2)之间，与转向节支架或者悬架固接；所述永磁发电机位于电磁制动器和外侧摩擦盘(2)之间，包括永磁体(6)和发电机定子，所述永磁体(6)嵌套在支架上与外侧摩擦盘(2)的小圆周内表面连接，所述发电机定子通过螺栓与电磁制动器定子连接；踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器均与集成控制器连接，所述集成控制器根据踏板信号传感器、蓄能器压力传感器、轮缸压力传感器、车速传感器、转速传感器的信号控制摩擦制动器、电磁制动器和永磁发电机的开启与闭合，永磁发电机的输出端分别与电磁制动器的输入端和车载电瓶的输入端连接，车载电瓶为电磁制动器提供电源。2.根据权利要求1所述的电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：所述电磁制动器定子包括电磁制动器定子基体(4)、电磁制动器铁芯(3)和电磁制动器线圈(12)，所述电磁制动器铁芯(3)上绕有电磁制动器线圈(12)并固定在电磁制动器定子基体(4)上。3.根据权利要求2所述的电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：所述电磁制动器铁芯(3)为8个，径向分布固定在电磁制动器定子基体(4)上。4.根据权利要求3所述的电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：所述电磁制动器铁芯(3)顶部呈圆弧状，与外侧摩擦盘(2)的大圆周表面的间隙为1.0～1.5mm。5.根据权利要求1所述的电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：所述发电机定子包括发电机定子基体(5)、发电机铁芯(13)和发电机线圈(14)，所述发电机铁芯(13)上均匀缠绕有发电机线圈(14)、且沿径向分布固定在发电机定子基体(5)上，所述发电机定子基体(5)与电磁制动器定子基体(4)连接。6.根据权利要求5所述的电磁与摩擦集成制动系统，其特征在于：所述发电机铁芯(13)的顶部呈圆弧形，与永磁体(6)的间隙为1.0～1.5mm。7.根据权利要求1～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仁，涂琨，顾晓丹，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32