一种实现制动能量回收及车辆制动的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及车辆技术领域，提供一种实现制动能量回收及车辆制动的系统及方法。本发明专利技术所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统包括：传动半轴，与车辆的轮毂相固定；电磁场总成，固定在传动半轴的转向节上，用于产生电磁场；切割柱，设置在传动半轴上，用于在电磁场总成产生的电磁场中切割磁感线而使传动半轴上产生电流；储能单元，用于接收并储存传动半轴上产生的电流；以及控制单元，用于判断车辆的制动状态，并根据所述制动状态控制电磁场总成产生电磁场以实现制动能量回收，或者根据所述制动状态控制电磁场总成产生的电磁场增大以及控制储能单元放电以实现车辆制动。本发明专利技术达到了节约能源、提高能源利用率、降低制动结构复杂程度等目的。

System and method for realizing braking energy recovery and vehicle braking

The invention relates to the field of vehicle technology, and provides a system and a method for realizing braking energy recovery and vehicle braking. The system of braking energy recovery and vehicle braking described in the present invention includes a transmission half shaft, fixed to the hub of a vehicle, electromagnetic field assembly, fixed on the steering knuckles of the transmission semi shaft, used to produce electromagnetic fields, cutting columns, set on the transmission semi shaft and used to cut magnetic sense in electromagnetic field generated electromagnetic fields. The transmission of a current on a transmission half shaft; a energy storage unit used to receive and store the current produced on a transmission half shaft; and a control unit to determine the braking state of a vehicle, and to produce electromagnetic fields by controlling the electromagnetic field to achieve braking energy recovery according to the state of the braking state, or to control electricity according to the state of the braking state. The electromagnetic field generated by the magnetic field assembly is increased and the discharge of the energy storage unit is controlled to realize vehicle braking. The invention achieves the goal of saving energy, improving energy utilization ratio, and reducing the complexity of brake structure.

【技术实现步骤摘要】
一种实现制动能量回收及车辆制动的系统及方法
本专利技术涉及车辆
，特别涉及一种实现制动能量回收及车辆制动的系统及方法。
技术介绍
现如今，节能减排已经成为车辆的研发热点，因此混动车和纯电动车(以下统称为电动汽车)越来越多地进入人们视野，且随之产生的关于电动汽车的制动能量的回收利用也开始倍受人们关注，从而ISG(IntegratedStarterGenerator，即集成启动电动机)和BSG(Belt-drivenStarterGenerator，即皮带传动启动电动机)应运而生。以ISG电机为例，安装在电动汽车上的ISG电机能很好地挽回了流失的大部分能量，将制动时的能量转化为电能储存，延长了车辆的续航里程，减少了消费者的支出，这也就成为人们喜爱混动车和电动车的重要原因。但是，现在大多数的电动汽车仍脱离不了主要包括盘式制动和鼓式制动的传统的制动方式。其中，鼓式制动的工作原理主要是利用了杠杆原理，通过安装在汽车轮毂里面的刹车片与轮鼓内面接触而发生摩擦，从而完成制动过程。鼓式制动虽给人们带来制动的可靠性和成本的经济性，但却由于其结构形式带来的散热差、维修难度大等原因而逐渐淡出人们视线。另外，盘式制动的工作原理主要是：制动器的钳体安装在转向节上，不能随车轮旋转，同时也不能沿着制动盘轴线方向作直线移动；当驾驶员踩刹车时，制动液被压入活塞外腔并推动内外侧钳体内的活塞，将两侧的摩擦片紧压到制动盘上，利用摩擦力减慢或停止制动盘的转动状态；当驾驶员松开刹车踏板时，油液压力减小，回位弹簧将两侧摩擦片及活塞推离制动盘。相比于鼓式制动，盘式制动有着良好的散热性。但由于盘式制动摩擦片与制动盘的接触面积有限，从而限制了其制动性能，而要想达到良好的制动性能，对摩擦片的损耗加剧又不可避免的。因此，长时间保持盘式制动时(如走山路)，过热的温度会传到制动液，使制动液容易产生气泡，影响制动效果。目前，盘式制动虽然避免不了高温损耗和能量流失，但因比鼓式制动有着更良好的散热优点而被大多数厂家和消费者喜爱，因此目前人们所见到最多制动方式为盘式制动，但是鼓式制动方式仍然不能被人们抛弃。部分乘用车由于经济效益或某些原因采用前盘后鼓的制动方式，而重载型货车多数仍用鼓式制动方式。对于上述的安装的例如ISG电机的电动汽车，通常采用盘式制动。ISG电机是一种发电机/电动机一体机，其具有良好的可逆性，且经过设计好的控制装置等可以通过电动汽车储能装置(如蓄电池、超级电容器等)来存储车辆盘时制动时一部分动力带动ISG产生的电流。储能装置完储能后，在电动汽车起步或者加速时，再将其储存起来的能量释放出来，从而延长电动汽车的续驶里程且降低整车能耗，达到提高整车能量利用率的目的。但是，由于制动行程短，且盘式制动具有高温损耗和能量流失的缺陷，从而在制动能量回收瞬间电流过大面产生能量损失，且制动能量回收过程中还需要通过介质(齿轮、传送带等机构)传递机械能到ISG电机中进一步发电，而能量在传递中也会有大量损耗，从而基于ISG电机和盘式制动的能量回收率只能达到约10％-30％，对应使得车辆能源利用率也相对较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种实现制动能量回收及车辆制动的系统，以解决现有电动汽车制动性能不佳及制动能量回收率较低的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种实现制动能量回收及车辆制动的系统，所述实现制动能量回收及车辆制动的系统包括：传动半轴，与车辆的轮毂相固定；电磁场总成，固定在所述传动半轴的转向节上，用于产生电磁场；切割柱，设置在所述传动半轴上，用于在所述电磁场总成产生的电磁场中切割磁感线而使所述传动半轴上产生电流；储能单元，用于接收并储存所述传动半轴上产生的电流；以及控制单元，用于判断车辆的制动状态，并根据所述制动状态控制所述电磁场总成产生电磁场以实现制动能量回收，或者根据所述制动状态控制所述电磁场总成产生的电磁场增大以及控制所述储能单元放电以实现车辆制动。进一步的，所述传动半轴上设置有所述切割柱及半轴电刷，且所述切割柱上设置有切割柱电刷，所述半轴电刷及所述切割柱电刷连接所述储能单元，用于将所述传动半轴上产生的电流传输至所述储能单元进行储存。进一步的，所述实现制动能量回收及车辆制动的系统还包括：固定杆，用于固定所述电磁场总成。进一步的，所述储能单元为超级电容。进一步的，所述控制单元包括：电子控制单元(ElectronicControlUnit，以下简称ECU)，用于判断车辆处于紧急制动状态或非紧急制动状态；以及电极发射器，连接车辆的蓄电池，用于在所述ECU的控制下接收所述蓄电池的供电来向电磁场总成发射正负电荷以产生电磁场。进一步的，所述控制单元还包括：电控开关，连接在所述蓄电池与所述电极发射器之间，且与所述ECU电连接，用于在所述ECU判断车辆处于非紧急制动状态时闭合而使所述蓄电池与所述电极发射器之间形成通路，或者在所述ECU判断车辆处于紧急制动状态时断开而切断所述蓄电池与所述电极发射器之间的通路；以及逆变器，连接在所述蓄电池与所述电极发射器之间，且与所述电控开关并联，在所述电控开关闭合时形成短路，而在所述电控开关断开时将所述蓄电池输出的电压进行逆变后供给所述电极发射器。相对于现有技术，本专利技术所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统具有以下优势：本专利技术所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统分别形成了一套结构简单的制动系统与制动能量回收系统，将电生磁、磁生电等多种技术结合应用于汽车工业中，既可以持续为车轮提供制动力，避免发生常规制动系统过热而致使制动失灵的情况，又将传统ISG的固定磁场转变为可变磁场以参与制动及制动能量回收，达到了节约能源、提高能源利用率、降低制动结构复杂程度等目的，完成了人们对提高电动汽车的续航能力的希望。本专利技术的另一目的在于提出一种实现制动能量回收的方法，以解决现有电动汽车制动能量回收率较低的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种实现制动能量回收的方法，所述实现制动能量回收的方法采用上述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，且所述实现制动能量回收的方法包括：当控制单元判断车辆处于非紧急制动状态时，控制所述电磁场总成产生电磁场；所述切割柱在所述电磁场中切割磁感线以将车辆在非紧急制动状态下制动而产生的动能转化成电能，以使得所述传动半轴上产生电流；以及所述传动半轴将产生的电流传输至所述储能单元中进行储存。进一步的，所述控制单元根据制动踏板信号、车辆档位信号和/或防抱死制动系统(AntilockBrakingSystem，以下简称ABS)传输的信号来判断车辆是否处于非紧急制动状态。相对于现有技术，本专利技术所述的实现制动能量回收的方法具有以下优势：本专利技术所述的实现制动能量回收的方法通过构成简易的系统实现了制动能量的回收，提高了车辆的能源利用率。本专利技术的另一目的在于提出一种实现车辆制动的方法，以解决现有电动汽车制动性能不佳的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种实现车辆制动的方法，所述实现车辆制动的方法采用上述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，且所述实现车辆制动的方法包括：当控制单元判断车辆处于紧急制动状态时，控制所述电磁场总成产生的电磁场增大，并控制所述储能单元向所述切割柱放电；以及所述切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述实现制动能量回收及车辆制动的系统包括：传动半轴，与车辆的轮毂相固定；电磁场总成，固定在所述传动半轴的转向节上，用于产生电磁场；切割柱，设置在所述传动半轴上，用于在所述电磁场总成产生的电磁场中切割磁感线而使所述传动半轴上产生电流；储能单元，用于接收并储存所述传动半轴上产生的电流；以及控制单元，用于判断车辆的制动状态，并根据所述制动状态控制所述电磁场总成产生电磁场以实现制动能量回收，或者根据所述制动状态控制所述电磁场总成产生的电磁场增大以及控制所述储能单元放电以实现车辆制动。

【技术特征摘要】
1.一种实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述实现制动能量回收及车辆制动的系统包括：传动半轴，与车辆的轮毂相固定；电磁场总成，固定在所述传动半轴的转向节上，用于产生电磁场；切割柱，设置在所述传动半轴上，用于在所述电磁场总成产生的电磁场中切割磁感线而使所述传动半轴上产生电流；储能单元，用于接收并储存所述传动半轴上产生的电流；以及控制单元，用于判断车辆的制动状态，并根据所述制动状态控制所述电磁场总成产生电磁场以实现制动能量回收，或者根据所述制动状态控制所述电磁场总成产生的电磁场增大以及控制所述储能单元放电以实现车辆制动。2.根据权利要求1所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述传动半轴上设置有所述切割柱及半轴电刷，且所述切割柱上设置有切割柱电刷，所述半轴电刷及所述切割柱电刷连接所述储能单元，用于将所述传动半轴上产生的电流传输至所述储能单元进行储存。3.根据权利要求1所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述实现制动能量回收及车辆制动的系统还包括：固定杆，用于固定所述电磁场总成。4.根据权利要求1所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述储能单元为超级电容。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述控制单元包括：电子控制单元ECU，用于判断车辆处于紧急制动状态或非紧急制动状态；以及电极发射器，连接车辆的蓄电池，用于在所述ECU的控制下接收所述蓄电池的供电来向电磁场总成发射正负电荷以产生电磁场。6.根据权利要求5所述的实现制动能量回收及车辆制动的系统，其特征在于，所述控制单元还包括：电控开关，连接在所述蓄电池与所述电极发射器之间，且与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐肇振，武晟锋，刘立朝，张新明，何彦斌，郭朋飞，李宇洲，喻兴超，孙浩，贺明贤，梁垚，史阔天，王宝石，
申请(专利权)人：长城汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13