CN104859621A - 电动汽车及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车，包括制动系统，制动系统包括车轮毂、制动执行组件、踏板制动组件、电制动组件、车轮驱动电机和动力电池，还包括制动齿轮，制动执行组件包括刹车片、制动轮缸、制动阀、空压机、储气罐、调压器、动力气室和制动主缸，制动齿轮转动连接在制动阀推杆上，踏板制动组件包括踏板、踏板转轴、驱动齿轮、变速箱、第一导轨和第一双面齿条滑块，电制动组件包括第二导轨、第二双面齿条滑块、蜗杆、电磁铁、涡轮、复位弹簧和行程开关，行程开关的控制端设于踏板上。本发明的采用机械结构实现电机制动力与踏板制动力在一定范围内连续地、实时地进行协调配合调节，结构相对简单、成本大幅降低而且工作可靠性显著提高。

Description

电动汽车及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车，尤其是电动辅助气压进行工作的制动系统，属于汽车制动技术领域。

背景技术

当前，随着节能环保的日益重视，电动汽车的使用逐渐增多。制动系统是汽车至关重要的系统之一。传统的汽车制动一般采用液压、气压制动系统，其不能实现制动能量的回收，而且制动片摩擦损耗较快。目前，电动汽车的制动系统，除有些采用传统的制动系统外，也有采用电制动与机械组合（或混合）的制动系统，其主要目的之一在于利用刹车时车轮驱动电机对电池进行充电，以实现能量的回收，节约能源。如公开号为CN1986272A、发明名称为“电动汽车组合制动控制系统及控制方法”的中国专利文献，即公开了一种通过传感器采集信号和单片机计算，相应控制比例阀输出液压制动力，以实现电制动与液压制动的组合；又如公开号为CN101913352A、发明名称为“电动汽车的协调制动控制方法”的中国专利文献，其仍需要通过信号采集和单片机计算等步骤以实现电制动与液压制动的协调配合；再如公开号为CN102310850A、发明名称为“可进行制动能量回收的电动汽车制动系统”的中国专利文献，仍然需要基于单片机为核心的控制的计算和控制。

上述现有技术中对于电动汽车的电制动与机械制动的控制方式大都利用集成控制器（或类似的单片机控制电路等）按照预先设定的控制逻辑、根据传感器的信号判断得出控制的时间、控制执行器工作的方式、控制的次数或频率等等参数，然而对相关执行器进行控制，其整个过程需要包括采集信号、判断、计算、执行等步骤，在此过程中需要一定的时间延迟，不能实时根据电机制动力的大小实时地调节机械制动力的大小；而且，现有技术中的控制过程都需要满足一定条件才控制执行器动作，当满足下一条件时再控制执行器进行下一步动作，其控制过程是间断的、不连续的；另外，其控制系统结构相对复杂，使用的电子元器件较多，成本较贵且工作可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种无需控制器或单片机电路计算控制，通过机械结构使电机制动力与踏板制动力在一定范围内连续实时地进行调节，在保证汽车有效制动的前提下实现能量有效回收且成本不高、工作可靠的电动汽车。

本发明的技术方案是：提供电动汽车，包括制动系统，制动系统包括车轮毂、制动执行组件、踏板制动组件、电制动组件、车轮驱动电机和动力电池，所述制动执行组件包括刹车片、制动轮缸、制动阀、空压机、储气罐、调压器、动力气室和制动主缸；所述刹车片设在车轮毂上，所述制动轮缸与刹车片相连，所述制动阀的出气口通过气管与动力气室相连通，所述动力气室与制动主缸相连，所述制动主缸通过油管与制动轮缸相连通，所述空压机的出气口通过气管与储气罐的调压管路和制动阀进气口相连通，所述空压机的进气口通过气管与储气罐的出气回路相连通，制动阀的回气口通过气管与储气罐的进气口相连通，调压器位于空压机的出气口处，还包括制动齿轮，所述制动阀设有控制制动阀的制动阀推杆，所述制动齿轮转动连接在制动阀推杆上；

所述踏板制动组件包括踏板、踏板转轴、驱动齿轮、变速箱、第一导轨和第一双面齿条滑块；所述踏板通过踏板转轴与汽车转动连接，所述变速箱固定连接在汽车上，所述踏板转轴与变速箱的输入轴相连，所述驱动齿轮套设固定在变速箱的输出轴上，所述第一导轨固定连接在汽车上，所述第一双面齿条滑块设于第一导轨上且能沿第一导轨进行滑动，所述第一双面齿条滑块的一面与驱动齿轮相啮合，所述第一双面齿条滑块的另一面与制动齿轮相啮合；

所述电制动组件包括第二导轨、第二双面齿条滑块、蜗杆、电磁铁、涡轮、复位弹簧和行程开关；所述行程开关的控制端设于踏板上，所述电磁铁与车轮驱动电机和动力电池相串联，所述电磁铁与行程开关的开关触点相并联，所述蜗杆与电磁铁的动铁芯相连，所述涡轮与蜗杆相啮合，所述第二导轨固定连接在汽车上，所述第二双面齿条滑块设于第二导轨上且能沿第二导轨进行滑动，复位弹簧的一端与第二双面齿条滑块相连，复位弹簧的另一端与第二导轨相连，所述第二双面齿条滑块的一面与涡轮相啮合，所述第二双面齿条滑块的另一面与制动齿轮相啮合。

制动时，所述第一双面齿条滑块向靠近制动阀的方向滑动，所述第二双面齿条滑块向远离制动阀的方向滑动。

上述驱动齿轮与制动齿轮的转速比值是1∶1至1∶2，所述涡轮与制动齿轮的转速比值是1∶1至1∶2。

上述变速箱的输入转速与输出转速的比值是1∶2至1∶4。

上述第一双面齿条滑块与第二双面齿条滑块相互平行设置。

上述电磁铁的动铁芯的移动方向与蜗杆的轴向相一致，且与第二双面齿条滑块的滑动方向相一致。

上述制动主缸是双腔式制动主缸。

本发明具有积极的效果：

（1）本发明的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，采用机械结构实现电机制动力与踏板制动力在一定范围内连续地、实时地进行协调配合调节，无需像现有技术中需要通过传感器信号采集、控制器或单片机电路计算控制，协调制动的时效性更佳。

（2）本发明的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，采用齿轮齿条作为机械传动部件，以实现电机制动力与踏板制动力连续地、实时地协调配合，工作稳定性高，并且结构相对简单、成本大幅降低。

（3）本发明的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，在能够保证电机制动力与踏板制动力满足汽车制动要求的情况下，既能提高制动过程中制动能量的回收率，又能减小常规制动器摩擦片的损耗。

（4）本发明的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，踏板制动力的输出采用了变速箱，在制造时可以通过测试确定合适的传动比例，从而可以选择踏板制动力和踏板制动行程最优的临界值。

（5）本发明的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，电机制动力的输出采用电磁铁、蜗杆、涡轮、齿条相结合的方式，在制造时可以通过测试确定合适的传动比例，从而可以选择电机制动力和电机制动行程最优的临界值。

附图说明

图1为本发明的电动汽车的电辅助气顶液制动系统的结构示意图。

上述附图的附图标记如下：

车轮毂1，

制动执行组件2，刹车片21，制动轮缸22，制动阀23，制动阀推杆24，空压机25，储气罐26，调压器27，动力气室28，制动主缸29，

踏板制动组件3，踏板31，踏板转轴32，驱动齿轮33，变速箱34，第一导轨35，第一双面齿条滑块36，

电制动组件4，第二导轨41，第二双面齿条滑块42，蜗杆43，电磁铁44，动铁芯45，涡轮46，复位弹簧47，行程开关K，

制动齿轮5，车轮驱动电机M，动力电池E。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

见图1，本实施例的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，包括车轮毂1、制动执行组件2、踏板制动组件3、电制动组件4、制动齿轮5、车轮驱动电机M和动力电池E。

制动执行组件2包括刹车片21、制动轮缸22、制动阀23、空压机25、储气罐26、调压器27、动力气室28和制动主缸29。刹车片21设在车轮毂1上。制动轮缸22与刹车片21相连，制动阀23的出气口通过气管与动力气室28相连通，动力气室28与制动主缸29相连，制动主缸29通过油管与制动轮缸22相连通。空压机25的出气口通过气管与储气罐26的调压管路和制动阀23进气口相连通。空压机25的进气口通过气管与储气罐26的出气回路相连通。制动阀23的回气口通过气管与储气罐26的进气口相连通。调压器27位于空压机25的出气口处。制动阀23设有控制制动阀23的制动阀推杆24，制动齿轮5转动连接在制动阀推杆24上。

踏板制动组件3包括踏板31、踏板转轴32、驱动齿轮33、变速箱34、第一导轨35和第一双面齿条滑块36。踏板31通过踏板转轴32与汽车转动连接。变速箱34固定连接在汽车上。踏板转轴32与变速箱34的输入轴相连。驱动齿轮33套设固定在变速箱34的输出轴上。第一导轨35固定连接在汽车上。第一双面齿条滑块36设于第一导轨35上且能沿第一导轨35进行滑动。第一双面齿条滑块36的一面与驱动齿轮33相啮合。第一双面齿条滑块36的另一面与制动齿轮5相啮合。

电制动组件4包括第二导轨41、第二双面齿条滑块42、蜗杆43、电磁铁44、涡轮46、复位弹簧47和行程开关K。行程开关K的控制端设于踏板31上。电磁铁44与车轮驱动电机M和动力电池E相串联。电磁铁44与行程开关K的开关触点相并联。蜗杆43与电磁铁44的动铁芯相连。涡轮46与蜗杆43相啮合。第二导轨41固定连接在汽车上。第二双面齿条滑块42设于第二导轨41上且能沿第二导轨41进行滑动。复位弹簧47的一端与第二双面齿条滑块42相连，复位弹簧47的另一端与第二导轨41相连。第二双面齿条滑块42的一面与涡轮46相啮合。第二双面齿条滑块42的另一面与制动齿轮5相啮合。

制动时，第一双面齿条滑块36向靠近制动阀23的方向滑动，第二双面齿条滑块42向远离制动阀23的方向滑动。

驱动齿轮33与制动齿轮5的转速比值是1∶2，涡轮43与制动齿轮5的转速比值是1∶2。变速箱34的输入转速与输出转速的比值是1∶2。

第一双面齿条滑块36与第二双面齿条滑块42相互平行设置。电磁铁44的动铁芯45的移动方向与蜗杆43的轴向相一致，且与第二双面齿条滑块42的滑动方向相一致。

制动主缸是双腔式制动主缸。

本实施例的电动汽车的电辅助气顶液制动系统，在电动汽车行驶过程中，当驾驶员未踩踏板31时，行程开关K闭合，电磁铁44短路，动力电池E给车轮驱动电机M供电驱动汽车行驶。此时，电磁铁44内的动铁芯45由于复位弹簧47施加给第二双面齿条滑块41的力，位于电磁铁45的左侧。

电动汽车行驶过程中，当驾驶员踩下踏板31时，踏板31依次通过变速箱34、驱动齿轮33、第一双面齿条滑块36，驱动制动齿轮5向左移动，制动阀23控制空压机25将储气罐26内的气体输送至动力气室28，动力气室28内的制动压力作用于制动主缸29，制动主缸29产生油压输送至制动轮缸22，再通过刹车片21作用于车轮毂1制动。同时，行程开关K打开，车轮驱动电机M产生反向制动力并通过电路对动力电池E充电，电磁铁44处于工作状态，动铁芯45向右移动，依次通过蜗杆43、涡轮46、第二双面齿条滑块42，驱动制动齿轮5向右移动，从而减小制动阀推杆24的行程，减少制动轮缸22内的制动压力。

电动汽车行驶过程中，施加在车轮毂1上的制动力为制动执行组件2产生的液压制动力和车轮驱动电机M产生的反向制动力的合力。当车速越快，则车轮驱动电机M中产生的制动电流就越大，电机制动力就越大，电磁铁44产生的吸力就越大，动铁芯45就越靠近电磁铁44的右端，制动轮缸22内的液压就越小，从而当汽车高速制动时，增加电机制动力、减小由踏板制动的常规摩擦制动力，从而减小常规制动器中摩擦片的磨损，同时提高车轮驱动电机M对制动能量的回收率。

电动汽车行驶过程中，如果电制动组件4的电路出现故障或动力电池E处于满电状态时，车轮驱动电机M无法向动力电池E充电并产生反向制动力，此时电动汽车由制动执行组件2采用常规踏板制动的方式制动，保证行车安全。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种电动汽车，包括制动系统，其特征在于制动系统包括制动齿轮（5），制动阀（23）设有控制制动阀（23）的制动阀推杆（24），制动齿轮（5）转动连接在制动阀推杆（24）上；

踏板制动组件（3）包括踏板（31）、踏板转轴（32）、驱动齿轮（33）、变速箱（34）、第一导轨（35）和第一双面齿条滑块（36）；踏板（31）通过踏板转轴（32）与汽车转动连接，变速箱（34）固定连接在汽车上，踏板转轴（32）与变速箱（34）的输入轴相连，驱动齿轮（33）套设固定在变速箱（34）的输出轴上，第一导轨（35）固定连接在汽车上，第一双面齿条滑块（36）设于第一导轨（35）上且能沿第一导轨（35）进行滑动，第一双面齿条滑块（36）的一面与驱动齿轮（33）相啮合，第一双面齿条滑块（36）的另一面与制动齿轮（5）相啮合；

电制动组件（4）包括第二导轨（41）、第二双面齿条滑块（42）、蜗杆（43）、电磁铁（44）、涡轮（46）、复位弹簧（47）和行程开关（K）；行程开关（K）的控制端设于踏板（31）上，电磁铁（44）与车轮驱动电机（M）和动力电池（E）相串联，电磁铁（44）与行程开关（K）的开关触点相并联，蜗杆（43）与电磁铁（44）的动铁芯（45）相连，涡轮（46）与蜗杆（43）相啮合，第二导轨（41）固定连接在汽车上，第二双面齿条滑块（42）设于第二导轨（41）上且能沿第二导轨（41）进行滑动，复位弹簧（47）的一端与第二双面齿条滑块（42）相连，复位弹簧（47）的另一端与第二导轨（41）相连，第二双面齿条滑块（42）的一面与涡轮（46）相啮合，第二双面齿条滑块（42）的另一面与制动齿轮（5）相啮合；

制动时，第一双面齿条滑块（36）向靠近制动阀（23）的方向滑动，第二双面齿条滑块（42）向远离制动阀（23）的方向滑动。

2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于还包括：车轮毂（1）、制动执行组件（2）、踏板制动组件（3）、电制动组件（4）、车轮驱动电机（M）和动力电池（E），所述制动执行组件（2）包括刹车片（21）、制动轮缸（22）、制动阀（23）、空压机（25）、储气罐（26）、调压器（27）、动力气室（28）和制动主缸（29）；所述刹车片（21）设在车轮毂（1）上，所述制动轮缸（22）与刹车片（21）相连，所述制动阀（23）的出气口通过气管与动力气室（28）相连通，所述动力气室（28）与制动主缸（29）相连，所述制动主缸（29）通过油管与制动轮缸（22）相连通，所述空压机（25）的出气口通过气管与储气罐（26）的调压管路和制动阀（23）进气口相连通，所述空压机（25）的进气口通过气管与储气罐（26）的出气回路相连通，制动阀（23）的回气口通过气管与储气罐（26）的进气口相连通，调压器（27）位于空压机（25）的出气口处；

所述驱动齿轮（33）与制动齿轮（5）的转速比值是1∶1至1∶2，所述涡轮（43）与制动齿轮（5）的转速比值是1∶1至1∶2。

3.根据权利要求2所述的电动汽车，其特征在于：所述变速箱（34）的输入转速与输出转速的比值是1∶2至1∶4。

4.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：所述第一双面齿条滑块（36）与第二双面齿条滑块（42）相互平行设置。

5.根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于：所述电磁铁（44）的动铁芯（45）的移动方向与蜗杆（43）的轴向相一致，且与第二双面齿条滑块（42）的滑动方向相一致。

6.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于：所述制动主缸（29）是双腔式制动主缸。

7.根据权利要求1所述的电动汽车的工作方法，其特征在于包括：当驾驶员踩下踏板时，踏板依次通过变速箱、驱动齿轮、第一双面齿条滑块，驱动制动齿轮向左移动，制动阀控制空压机将储气罐内的气体输送至动力气室，动力气室内的制动压力作用于制动主缸，制动主缸产生油压输送至制动轮缸，再通过刹车片作用于车轮毂制动；同时，行程开关K打开，车轮驱动电机M产生反向制动力并通过电路对动力电池E充电，电磁铁处于工作状态，动铁芯向右移动，依次通过蜗杆、涡轮、第二双面齿条滑块，驱动制动齿轮向右移动，从而减小制动阀推杆的行程，减少制动轮缸内的制动压力。