CN104442785A - 一种电磁制动系统 - Google Patents

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郭凤龙
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator

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Abstract

本发明公开了一种电磁制动系统。该电磁制动系统包括用于感知刹车压力的压力模拟缸，压力模拟缸设置有压力传感器和压杆，用于控制电磁铁磁力的磁场控制单元，用于钳住车轮制动盘的卡钳，所述的压力模拟缸的压力传感器与磁场控制单元连接，所述的磁场控制单元连接有电磁铁，电磁铁安装在刹车卡钳的一侧用于控制刹车卡钳的刹车动作。采用该技术的电磁制动系统制动时系统才工作，减少了不必要的能量损耗，响应速度块，整车布置节省空间。

Description

一种电磁制动系统
技术领域
本发明涉及车辆的刹车系统，尤其是涉及一种车辆的电磁制动系统。
背景技术
基本原理：在驾驶员踩下刹车踏板，踏板推杆压力经过真空助力器放大后，推动主缸活塞，改变主缸液体压力。主缸液体压力经由制动压力调节器传输到四个轮缸，改变轮缸内压力，轮缸压力是轮缸活塞推动制动片，摩擦车轮的制动盘，产生制动力，完成制动。
在整个过程中制动压力的控制是通过改变系统内的液压油的体积实现的，压力的传递也经过了真空泵、液压主缸、制动压力调节器、轮缸等数个环节。这种系统存在如下缺点：
1、带有真空泵存在气体泄漏，在真空度不足的情况下需要抽真空，耗费发动机能量。
2、由于传递环节多，加之液体建压、减压过程需要的时间较长，导致四轮制动压力的调节速度慢，不能快速响应驾驶员刹车意图，延长了制动距离。
3、由于是液压传动，液压管路多，为整车布置带来不便。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种制动时系统才工作，减少了不必要的能量损耗，响应速度块，整车布置节省空间的电磁制动系统。
为实现上述目的，本发明电磁制动系统采用的技术方案是：
一种电磁制动系统，包括用于感知刹车压力的压力模拟缸，压力模拟缸设置有压力传感器和压杆，用于控制电磁铁磁力的磁场控制单元，用于钳住车轮制动盘的卡钳，所述的压力模拟缸的压力传感器与磁场控制单元连接，所述的磁场控制单元连接有电磁铁，电磁铁安装在刹车卡钳的一侧用于控制刹车卡钳的刹车动作。
所述的压力模拟缸包括缸体和设置在缸体内的活塞，在活塞与缸体之间设置有弹簧，压杆与活塞连接用于给弹簧施加压力，缸体内设置有压力传感器。
所述的磁场控制单元包括微处理器、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、IGBT器件以及电磁线圈驱动电流采集电路，微处理器分别与压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、电磁线圈驱动电流采集电路连接，IGBT驱动芯片与IGBT器件连接，压力信号采集处理电路与压力传感器连接，IGBT器件与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路与电磁铁的电磁线圈连接。
所述的压杆与刹车踏板连接。
在刹车踏板附近设置有用于感知刹车踏板角度位移的角度传感器，该角度传感器与磁场控制单元连接。
所述的磁场控制单元包括微处理器、角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、IGBT器件以及电磁线圈驱动电流采集电路，微处理器分别与角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、电磁线圈驱动电流采集电路连接，IGBT驱动芯片与IGBT器件连接，压力信号采集处理电路与压力传感器连接，角度信号采集处理电路与角度传感器连接，IGBT器件与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路与电磁铁的电磁线圈连接。
车轮处设置有用于测量车轮转速的轮速传感器，轮速传感器与磁场控制单元连接。 
所述的磁场控制单元包括微处理器、轮速信号采集处理电路、角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、IGBT器件以及电磁线圈驱动电流采集电路，微处理器分别与轮速信号采集处理电路、角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、电磁线圈驱动电流采集电路连接，IGBT驱动芯片与IGBT器件连接，轮速信号采集处理电路与轮速传感器连接，角度信号采集处理电路与角度传感器连接，压力信号采集处理电路与压力传感器连接， IGBT器件与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路与电磁铁的电磁线圈连接。
所述的电磁铁安装在刹车卡钳的一侧，卡钳的另一侧设置有永磁体，车轮的制动盘设置在电磁铁与永磁体之间。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
采用电磁制动，只有在制动时，系统才工作，减少了不必要的能量损耗。采用电磁力建立刹车压力，通过改变电流大小直接改变制动力矩大小，响应速度比液压制动快50倍，有效缩短制动距离。无需冗余繁杂的液压管路，方便整车布置，节省空间和成本。
附图说明
图1是本发明电磁制动系统的结构示意图。
图2是压力模拟缸的结构示意图。
图3 是磁场控制单元的示意图。
图4是刹车卡钳的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种电磁制动系统，包括用于感知刹车压力的压力模拟缸1和磁场控制单元2，压力模拟缸通过压杆16连接有刹车踏板11，压力模拟缸与磁场控制单元的输入端连接，磁场控制单元的输出端与刹车卡钳3的电磁铁连接，车轮5处还安装有轮速传感器4，轮速传感器4与磁场控制单元连接。
如图2所示，压力模拟缸包括缸体12和能够在缸体内滑动的活塞13，在缸体的尾部安装有压力传感器14，在压力传感器14和活塞之间设置有两根串联的弹簧15，活塞连接有压杆16，压杆伸出到缸体外侧，在压杆的端部铰接有刹车踏板11，刹车踏板和活塞构成了曲柄滑块机构，在刹车踏板的侧面安装有用于感知刹车踏板角度位移的角度传感器17，压力传感器14和角度传感器17分别与磁场控制单元连接，驾驶员脚踩刹车踏板11，压力模拟缸的压力传感器14和角度传感器17将信号发送给磁场控制单元。
如图3所示，磁场控制单元2包括微处理器21、轮速信号采集处理电路22、角度信号采集处理电路23、压力信号采集处理电路24、IGBT驱动芯片25、IGBT器件26以及电磁线圈驱动电流采集电路27，微处理器21分别与轮速信号采集处理电路22、角度信号采集处理电路23、压力信号采集处理电路24、IGBT驱动芯片25、电磁线圈驱动电流采集电路27连接，IGBT驱动芯片25与IGBT器件26连接，轮速信号采集处理电路22与轮速传感器4连接，角度信号采集处理电路23与角度传感器17连接，压力信号采集处理电路24与压力传感器14连接， IGBT器件26与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路27与电磁铁的电磁线圈连接。
如图4所示，刹车卡钳3包括固定端31和活动端32，电磁铁33安装在卡钳的固定端31，永磁体34安装在卡钳的活动端32，车轮5的制动盘51处在卡钳的活动端与固定端之间，在电磁铁33和永磁体34对着制动盘的一侧均安装有制动片35。
磁场控制单元将接收到的压力传感器的压力信号和角度传感器的位移信号转变为电信号控制电磁铁的磁力从而控制卡钳的刹车力度。在车轮上还安装有轮速传感器，轮速传感器与磁场控制单元连接，轮速传感器将将车轮的转速的信号发给磁场控制单元，磁场控制单元控制电磁铁的充放电的频率以及电流大小，以实现快速点刹，防止车辆侧滑。
本发明的刹车卡钳是利用了电磁线圈产生强电磁场，电磁铁与永磁体之间形成吸合力后，永磁体推动制动片，制动盘产生摩擦，形成制动力。
系统工作过程如下：
1、驾驶员踩刹车踏板，刹车踏板运动时产生角度位移信号；踏板推动压力模拟缸，产生压力信号；
2、磁场控制单元根据刹车踏板角度位移信号以及压力信号结合轮速等信息，得到整车工况以及四轮目标制动压力；
3、根据四轮制动压力，经计算得到四个车轮电磁线圈的磁场强度目标值，进而得到电磁铁的电流值；
磁场控制单元通过调节每个车轮磁场线圈的电流值，使之与目标值吻合，从而形成预期目标制动压力。

Claims (9)

1.一种电磁制动系统，其特征在于：包括用于感知刹车压力的压力模拟缸，压力模拟缸设置有压力传感器和压杆，用于控制电磁铁磁力的磁场控制单元，用于钳住车轮制动盘的卡钳，所述的压力模拟缸的压力传感器与磁场控制单元连接，所述的磁场控制单元连接有电磁铁，电磁铁安装在刹车卡钳的一侧用于控制刹车卡钳的刹车动作。
2.根据权利要求1所述的电磁制动系统，其特征在于：所述的压力模拟缸包括缸体和设置在缸体内的活塞，在活塞与缸体之间设置有弹簧，压杆与活塞连接用于给弹簧施加压力，缸体内设置有压力传感器。
3.根据权利要求1所述的电磁制动系统，其特征在于：所述的磁场控制单元包括微处理器、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、IGBT器件以及电磁线圈驱动电流采集电路，微处理器分别与压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、电磁线圈驱动电流采集电路连接，IGBT驱动芯片与IGBT器件连接，压力信号采集处理电路与压力传感器连接，IGBT器件与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路与电磁铁的电磁线圈连接。
4.根据权利要求1所述的电磁制动系统，其特征在于：所述的压杆与刹车踏板连接。
5.根据权利要求4所述的电磁制动系统，其特征在于：在刹车踏板附近设置有用于感知刹车踏板角度位移的角度传感器，该角度传感器与磁场控制单元连接。
6.根据权利要求5所述的电磁制动系统，其特征在于：所述的磁场控制单元包括微处理器、角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、IGBT器件以及电磁线圈驱动电流采集电路，微处理器分别与角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、电磁线圈驱动电流采集电路连接，IGBT驱动芯片与IGBT器件连接，角度信号采集处理电路与角度传感器连接，压力信号采集处理电路与压力传感器连接， IGBT器件与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路与电磁铁的电磁线圈连接。
7.根据权利要求1所述的电磁制动系统，其特征在于：车轮处设置有用于测量车轮转速的轮速传感器，轮速传感器与磁场控制单元连接。
8.根据权利要求7所述的电磁制动系统，其特征在于：所述的磁场控制单元包括微处理器、轮速信号采集处理电路、角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、IGBT器件以及电磁线圈驱动电流采集电路，微处理器分别与轮速信号采集处理电路、角度信号采集处理电路、压力信号采集处理电路、IGBT驱动芯片、电磁线圈驱动电流采集电路连接，IGBT驱动芯片与IGBT器件连接，轮速信号采集处理电路与轮速传感器连接，角度信号采集处理电路与角度传感器连接，压力信号采集处理电路与压力传感器连接， IGBT器件与电磁铁的电磁线圈连接，电磁线圈驱动电流采集电路与电磁铁的电磁线圈连接。
9.根据权利要求1所述的电磁制动系统，其特征在于：所述的电磁铁安装在刹车卡钳的一侧，卡钳的另一侧设置有永磁体，车轮的制动盘设置在电磁铁与永磁体之间。
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