CN104670184B - 一种可回收制动能量的刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可回收制动能量的刹车装置，包括：能量回收装置、触发开关、整流调理电路、蓄电池和控制器；能量回收装置由磁性制动盘、制动钳、磁轭、线圈绕组、防护罩组成。能量回收装置位于车轮内侧制动器处，兼顾机械制动与能量回收的功能。在制动能量回收系统中连有触发开关，驾驶员踩下制动踏板触发开关闭合，制动能量回收系统工作；驾驶员松开制动踏板触发开关断开，制动能量回收系统停止工作。当磁性制动盘随车轮一同旋转时，其垂直于径向的磁场也同步旋转；磁轭上的线圈绕组不断切割磁感线，产生感应电动势，当触发开关闭合则会产生感应电流，将车辆动能转化为电能,有效回收车辆制动时浪费的能量，具有良好的市场价值及社会意义。

Description

一种可回收制动能量的刹车装置

技术领域

本发明涉及一种刹车装置，尤其涉及一种可回收制动能量的刹车装置。

背景技术

随着能源的紧缺和全球对环境的日益重视，如何降低汽车上额外能量消耗或者充分利用可回收能量，已经成为一个国内外学者和零部件厂商的研究热点。汽车在行驶过程中，尤其在城市工况中，路况复杂，交通流变化多端，需要采取频繁制动已达到汽车安全行驶目的。然而，通常汽车制动系统采用摩擦的方式来消耗汽车的动能以降低车速，但这部分动能被转化成热能耗散掉白白浪费了，同时还会不断地磨损汽车制动系统。目前，已有不少的汽车制动能量回收装置和方法，但这些装置及方法大多是利用车辆附加的发电机进行能量转换，结构复杂、成本增加明显。

相关研究表明，在城区行驶的汽车制动过程中消耗的能量有时会超过汽车总能耗的40％～50％，所以制动能量回收是汽车的一项重要节能措施。

发明内容

为了提高汽车能量利用率，节约能源，并克服上述汽车制动能量回收装置结构复杂，成本高的缺陷，本发明提供了一种结构简单的可回收制动能量的刹车装置，采用的技术方案为：包括能量回收装置、触发开关、整流调理电路、蓄电池和控制器。

所述能量回收装置连接所述触发开关，所述触发开关连接所述整流调理电路，所述整流调理电路连接所述蓄电池，所述能量回收装置和所述蓄电池均与所述控制器相连接，所述控制器与所述整流调理电路相连接。

所述能量回收装置位于车轮内侧制动器处，兼顾机械制动与能量回收的功能，包括磁性制动盘、制动钳、磁轭、线圈绕组；所述磁性制动盘通过螺栓孔与车轮固定连接，其中间夹有磁性材料，用于产生垂直于其径向的磁场；所述制动钳一侧通过螺栓与磁轭固连，且该侧通过螺栓与车体转向节相连接；所述磁轭为盘状，所述磁轭上绕有线圈绕组，且其所在平面与所述磁性制动盘平面平行且两者同轴。

进一步，所述触发开关由制动踏板触发，用于控制能量回收系统的工作状态。

进一步，所述整流调理电路用于对能量回收装置回收的电能进行整流。

进一步，所述蓄电池用于储存整流调理电路整流后的电能，给整车用电器供电。

进一步，所述磁轭外部装有防护罩，用于防止线圈绕组被污染损坏。

进一步，所述防护罩为塑料。

本发明具有以下有益效果：

提供的刹车装置自身带有能量回收功能，对车辆原有的制动系统改动量小，附加成本低、结构原理简单，能够有效的回收利用车辆制动时浪费的那部分能量，具有良好的市场价值及重要的社会意义。

附图说明

图1是本发明刹车装置制动能量回收系统的原理图；

图2是本发明能量回收装置的装配图；

图3是本发明能量回收装置的拆分爆炸图；

图4是本发明中线圈绕组示意图；

图5是本发明刹车装置的结构图；

图6是分发明刹车装置的平面图；

图7是本分明磁性制动盘的磁场示意图。

图中，1-磁性制动盘；2-制动钳；3-防护罩；4-磁轭；5-线圈绕组；6-制动液；7-活塞；8-摩擦片；9-磁场；10-磁感线。

具体实施方式

本发明提供了一种结构简单的可回收制动能量的刹车装置，包括：能量回收装置、触发开关、整流调理电路、蓄电池和控制器；其中，能量回收装置由：磁性制动盘、制动钳、磁轭、线圈绕组、防护罩等组成。能量回收装置位于车轮内侧制动器处，兼顾机械制动与能量回收的功能；制动能量回收系统工作时，能量回收装置回收的电能经整流调理电路整流后输入蓄电池储存，用于给整车用电器供电，控制器用于检测能量回收装置回收的电流及蓄电池的SOC，根据检测结果控制整流调理电路将回收的电流调整为适合蓄电池充电的大小，并根据蓄电池SOC状态决定是否利用回收的电流充电。在制动能量回收系统中连有触发开关，当驾驶员踩下制动踏板后触发开关闭合，制动能量回收系统开始工作；驾驶员松开制动踏板触发开关断开，制动能量回收系统停止工作。磁性制动盘1相对于普通制动盘，其特点在于其中间夹有一层永磁材料(如合金永磁材料、铁氧体永磁材料等)，从而可产生垂直于磁性制动盘1径向的磁场9。磁轭4也为盘状，除去连有制动钳2的位置都有线圈绕组5；在磁轭4外部有一个塑料或其他磁阻小的材料制成的防护罩3，用于防止线圈绕组5被污染损坏。当磁性制动盘1随车轮一同旋转时，其垂直于磁性制动盘1径向的磁场9也会同步旋转；这样，磁轭4上的线圈绕组5则会不断的切割磁感线10，根据电磁感应定律从而在线圈绕组5中产生感应电动势，当触发开关闭合则会产生感应电流，将车辆动能转化为电能。

下面将参照附图详细说明本发明的实施例：

如图1所示，本发明利用电磁感应原理，通过能量回收装置将车辆的动能转化为电能，经过整流调理电路整流变换后输入蓄电池以备供电器使用。控制器在制动能量回收系统工作时，检测能量回收装置回收的电流并检测蓄电池的SOC，控制整流调理电路将回收的电流调整为适合蓄电池充电的大小，并根据电池SOC状态决定是否利用回收的电流充电。在本发明的制动能量回收系统中设有触发开关，当驾驶员踩下制动踏板，触发开关闭合，制动能量回收系统开始工作；当驾驶员松开制动踏板，触发开关断开，制动能量回收系统停止工作。

如图2-6所示，本发明所涉及的能量回收装置包括：磁性制动盘1，制动钳2，防护罩3，磁轭4，线圈绕组5。磁性制动盘1的结构与普通制动盘结构类似，通过螺栓孔与车轮固定连接在一起，其特点在于中间夹有磁性材料，可以产生垂直于磁性制动盘1径向的磁场(如图5所示)。制动钳2用于车辆的机械制动，其一侧与磁轭4通过螺栓固连，该侧还与车体部分的转向节通过螺栓连相接。磁轭4所在平面与磁性制动盘1平面平行且与之同轴，在磁轭4上绕有线圈绕组5。磁性制动盘1与磁轭4间留有防护罩3厚度的距离，此距离不宜过大，以不相互干涉为宜，防止磁场强度较弱能量回收效果不佳。当磁性制动盘1随车轮同步转动时，其产生的轴向磁场9也会同步转动，线圈绕组5相对磁性制动盘1进行切割磁感线10运动，根据电磁感应原理，在线圈绕组5上则会产生感应电动势，当触发开关闭合形成回路时，则会产生感应电流，经整流调理电路整流变换后给蓄电池充电。本分明磁性制动盘的磁场示意图如图7所示。

本发明的刹车装置的机械结构中，磁性制动盘1与制动钳2可以实现机械制动功能，保证车辆的行车安全。驾驶员踩下制动踏板时，触发开关闭合，制动能量回收系统开始回收制动能量。当驾驶员轻踩制动踏板时，制动能量回收系统开始工作，仅有电磁制动力参与制动；当制动踏板行程超过设计阈值时，刹车系统液压管路内的制动液6涌入制动钳2的活塞腔，推动活塞7与摩擦片8，从而夹紧磁性制动盘1进行机械制动，实现电磁制动力与机械制动力的叠加。

上述内容仅是本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，所应理解，在不违背本发明的精神和实质内容的前提下，所作任何改进、等同替换和变型等均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可回收制动能量的刹车装置，其特征在于：包括能量回收装置、触发开关、整流调理电路、蓄电池和控制器；

所述能量回收装置连接所述触发开关，所述触发开关连接所述整流调理电路，所述整流调理电路连接所述蓄电池，所述控制器分别和能量回收装置、蓄电池、整流调理电路相连接，用于检测能量回收装置回收的电流及蓄电池的SOC，根据检测结果控制整流调理电路将回收的电流调整为适合蓄电池充电的大小，并根据蓄电池SOC状态决定是否利用回收的电流充电；

所述能量回收装置位于车轮内侧制动器处，兼顾机械制动与能量回收的功能，包括磁性制动盘(1)、制动钳(2)、磁轭(4)、线圈绕组(5)；所述磁性制动盘(1)通过螺栓孔与车轮固定连接，其中间夹有磁性材料，用于产生垂直于其径向的磁场(9)；所述制动钳(2)的一侧通过螺栓与磁轭(4)固连，该侧还与车体转向节通过螺栓相连接；所述磁轭(4)为盘状，所述磁轭(4)上绕有线圈绕组(5)，且其所在平面与所述磁性制动盘(1)平面平行且两者同轴；

所述触发开关由制动踏板触发，用于控制制动能量回收系统的工作状态。

2.根据权利要求1所述的可回收制动能量的刹车装置，其特征在于：所述整流调理电路用于对能量回收装置回收的电能进行整流。

3.根据权利要求1所述的可回收制动能量的刹车装置，其特征在于：所述蓄电池用于储存整流调理电路整流后的电能，给整车用电器供电。

4.根据权利要求1所述的可回收制动能量的刹车装置，其特征在于：所述磁轭(4)外部装有防护罩(3)，用于防止线圈绕组(5)被污染损坏。

5.根据权利要求4所述的可回收制动能量的刹车装置，其特征在于：所述防护罩(3)为塑料。