CN106080566A - 汽车混合制动方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车混合制动方法和装置，所述方法为踩下制动踏板触发车速数据采集，对所采集到的车速数据进行判断，当车速值大于或不小于预设车速值时，采用电磁制动，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，采用鼓式制动；所述装置包括电磁阻尼制动模块、电子液压鼓式制动模块、电控模块和用于采集车速数据的车速传感器，电控模块利用车速传感器取得车速值，并将车速值与预设车速值进行比较，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制电磁阻尼制动模块工作，电子液压鼓式制动模块不工作，反之，控制电子液压鼓式制动模块工作，电磁阻尼制动模块不工作。本发明能在较宽转速范围提供强劲制动力矩，低速性能好，温升小，维护简单，维护成本低。

Description

汽车混合制动方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车工业技术领域，主要涉及一种车用的混合制动方法和相应的装置。

背景技术

制动器在生活中应用非常广泛，它能使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态，是机械运动中必不可少的部件。制动器主要由制动架、制动件和操控装置等组成，某些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置，用以调整制动力矩和结构尺寸。

汽车的制动器常见的有鼓式制动器和盘式制动器。它们都是摩擦式制动器。摩擦式制动器工作时温升很大，磨损消耗快，尤其是当车速较高时刹车时，以上表现尤为明显，磨损严重时容易导致刹车失灵，因此这类制动器往往寿命比较短，需要频繁维修更换，增加使用维护成本。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种汽车混合制动方法和采用该方法的汽车混合制动装置，能够在一个相当宽的转速范围内提供强劲的制动力矩，而且低速性能良好，且没有大的温升，没有快速磨损，维护简单，维护成本低。

本发明的主要技术方案有：

一种汽车混合制动方法：踩下制动踏板触发车速数据采集，对所采集到的车速数据进行判断，当车速值大于或不小于预设车速值时，采用电磁制动，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，采用鼓式制动。

在采用电磁制动的同时，优选结合采用ABS防车轮抱死刹车系统的点刹。

可以采用电磁阻尼制动器实现所述电磁制动。

可以采用外抱块式制动器实现所述鼓式制动，所述外抱块式制动器采用电子液压制动。

所述电磁阻尼制动器的定子与汽车车架固定连接，所述电磁阻尼制动器的转子与汽车车轮固定连接。

所述汽车混合制动方法还包括监测所述转子的湿度，当所述转子的湿度达到或超过设定湿度值，则通过减弱电流信号对所述电磁制动进行一定程度的抑制和/或通过增大制动油压对所述鼓式制动进行一定程度的加强，或者仅采用鼓式制动，且依据转子湿度的控制策略优先依据车速值的控制策略。

一种汽车混合制动装置，包括电磁阻尼制动模块、电子液压鼓式制动模块、电控模块和用于采集车速数据的车速传感器，所述电控模块利用所述车速传感器取得车速值，并将所述车速值与预设车速值进行比较，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制所述电磁阻尼制动模块工作，电子液压鼓式制动模块不工作，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，控制所述电子液压鼓式制动模块工作，所述电磁阻尼制动模块不工作。

所述汽车混合制动装置还可以包括ABS防车轮抱死刹车系统，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制所述电磁阻尼制动模块工作的同时控制所述ABS防车轮抱死刹车系统处于有效状态。

所述电磁阻尼制动模块优选采用单片电磁阻尼制动器，所述电子液压鼓式制动模块优选采用电子液压外抱块式制动器，所述单片电磁阻尼制动器的转子固定安装在所述电子液压外抱块式制动器的鼓盘上，定子通过连杆桁架结构固定安装在车架上，所述鼓盘与车轮同轴固定连接，所述ABS防车轮抱死刹车系统电控部分所在支路、车速传感控制开关所在支路以及由所述电磁阻尼制动模块的定子线圈的供电电路和所述电子液压鼓式制动模块的供电电路组成的并联支路位于所述电控模块的动力主回路中，制动踏板用于接通和断开所述动力主回路，所述车速传感器的输出端接入所述电控模块的车速数据输入端，所述电控模块的控制输出端连接用于将所述并联支路中的一条投入所述动力主回路而另一条切出所述动力主回路的切换开关。

所述汽车混合制动装置还可以包括湿度传感器或者保护开关，当采用所述湿度传感器时，所述湿度传感器以所述转子为监测对象，当转子湿度达到或超过设定湿度值时，则对所述电磁制动进行一定程度的抑制和/或对所述鼓式制动进行一定程度的加强，或者控制仅采用鼓式制动；当采用保护开关时，通过闭合所述保护开关强制所述电子液压鼓式制动模块工作、所述电磁阻尼制动模块不工作以及所述切换开关失效。

本发明的有益效果是：

本发明的混合制动方法和装置兼具安全性、经济性、环保、节能、长寿命等特点。

1、安全性：

(1)车速较高时，采用电磁阻尼制动，能够承负汽车运行中绝大部分制动负荷，使车轮制动器温升大为降低，以确保车轮制动器处于良好工作状态，进而缓解或避免车辆跑偏、传统刹车失灵和爆胎等安全隐患。

(2)采用本发明的汽车混合制动装置能够在一个相当宽的转速范围内提供强劲的制动力矩，而且低速性能良好。车速在10公里/小时的时候，本制动装置就能提供缓速制动；车速达到20公里/小时，该制动装置就能达到最大的制动力矩。

(3)所述电磁阻尼制动器是一个相对独立的反应灵敏的辅助制动系统，它的转子与传动轴紧固在一起，任何时候都能按司机的意愿提供制动力矩，因而它的性能优于发动机排气制动。

(4)所述电磁阻尼制动器采用电流直接驱动，无中间环节，其操纵响应时间非常短，操控灵敏，仅40毫秒，比液力缓速器响应时间快20倍。

2、经济性：

(1)由于电磁阻尼制动器的定子和转子之间没有接触，不存在磨损，因而故障率极低，平时除了做好例行检查，保持清洁以外，其他工作很少，所以维修费用极低。

(2)由于电磁阻尼制动器能够承担车辆大部份制动力矩，因而能够延长车轮制动器的使用寿命，降低用于车辆制动系统的维修费用，提高经济效益。据统计，车轮制动器寿命至少可以延长4-7倍，轮胎寿命可延长20％。

3、环保性：

传统的摩擦式制动器的制动片在摩擦过程中会产生很多粉尘，粉尘中含有因高温作用而发生变异的有害物质，甚至含有致癌物质；此外，制动器频繁维修产生的较多维修废弃物以及汽车制动时发出的尖锐噪音，也都会对环境产生较大污染。电磁阻尼制动器能够承担车轮制动器大部分的负荷，因而也就能大大减少车轮制动器对环境带来的影响。

4、刹车时车速较高则采用电磁制动，车速较低则采用鼓式制动，这样能最大程度上发挥不同制动方法的优势，同时避开不同制动方法的不足之处，例如能很好地避开车速低时电磁制动刹车效果变差的缺点，对于本来就怠速行驶的汽车，刹车的时候会根据传感器的输出信息直接采用鼓式制动，所以不会存在刹车失灵等问题。由此即使在比较宽的转速范围内刹车都能达到令人满意的刹车性能和效果。

5、高速时采用无接触的电磁阻尼制动，有效防止制动蹄在高速制动时造成的磨损和热消耗，达到保护鼓式制动器的效果。

附图说明

图1是本发明只采用电磁制动时电控模块动力主回路的等效电路的原理示意图；

图2是本发明只采用鼓式制动时电控模块动力主回路的等效电路的原理示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种汽车混合制动方法：踩下制动踏板触发车速数据采集，对所采集到的车速数据进行判断，当车速值大于或不小于预设车速值时，采用电磁制动(对应图1)，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，采用鼓式制动(对应图2)。通过上述依据车速值的控制策略，刹车速度较高时，采用电磁制动，由于是非摩擦式制动，也就没有了制动磨损，发热量也大幅减少，不会发生因磨损严重导致的刹车失灵，而且消除了因摩擦磨损导致的粉尘污染。当车速降到某一个范围值的时候，关闭电磁制动，采用鼓式制动。刹车速度较低时，采用鼓式制动，可充分利用其制动可靠、成本低的优点。

判断条件还可以是：当固定时间段内的平均车速值大于或不小于预设车速值时，采用电磁制动；当所述固定时间段内的平均车速值不大于或小于所述预设车速值时，采用鼓式制动。当车速在小范围内存在波动时，可以有效避免频繁改变制动方式。

制动踏板与实现本发明的电控部分动力主回路的总开关联动，或者与车速传感器的控制开关联动，只有踩下制动踏板时车速传感器才进行车速采集，该车速传感器专用于刹车时的车速监测。

所述车速数据包含车速值，该车速值可以从自带数据处理模块的车速传感器直接获得，也可以先从无数据处理模块的车速传感器获得原始数据，后经车速传感器之外的数据处理模块处理得到。

所述汽车混合制动方法可以进一步优化，即在采用电磁制动的同时，优选结合采用ABS防车轮抱死刹车系统(简称为ABS系统或ABS控制系统，下同)的点刹，即结合ABS系统实现断续的通电，达到频繁的“抱死-松开”类似效果，以防止出现车轮滑移现象，进一步保障刹车安全性。事实上，采用鼓式制动时，也可以结合采用ABS防车轮抱死刹车系统的点刹。

可以采用电磁阻尼制动器实现所述电磁制动，采用外抱块式制动器实现所述鼓式制动。所述外抱块式制动器优选采用电子液压制动。这样，电磁制动和鼓式制动都采用电流直接驱动，方便控制，且由于没有中间环节，操纵响应时间非常短，响应快，控制灵活。

所述电磁阻尼制动器的定子与汽车车架固定连接，所述电磁阻尼制动器的转子与汽车车轮固定连接。踩下制动踏板的时候，通过电路实现定子线圈通电产生电磁场，转子自带线圈便会产生阻尼作用，使车轮转速在短时间内有效迅速减下来。

所述汽车混合制动方法还可以包括依据转子湿度的控制策略。依据转子湿度的控制策略是指监测所述转子的湿度，当所述转子的湿度达到或超过设定湿度值，则通过减弱电流信号对所述电磁制动进行一定程度的抑制和/或通过增大制动油压对对所述鼓式制动进行一定程度的加强，或者仅采用鼓式制动。依据转子湿度的控制策略优先于依据车速值的控制策略。

本发明还公开了一种采用上述汽车混合制动方法的汽车混合制动装置，包括电磁阻尼制动模块、电子液压鼓式制动模块、电控模块和用于采集车速数据的车速传感器，所述电控模块利用所述车速传感器取得车速值，并将所述车速值与预设车速值进行比较，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制所述电磁阻尼制动模块工作，电子液压鼓式制动模块不工作(对应图1)，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，控制所述电子液压鼓式制动模块工作，所述电磁阻尼制动模块不工作(对应图2)。

所述汽车混合制动装置还可以包括ABS防车轮抱死刹车系统，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制所述电磁阻尼制动模块工作的同时控制所述ABS防车轮抱死刹车系统处于有效状态，这样可以在ABS系统的控制下有效实行电磁阻尼制动，迅速高效。这里所谓处于有效状态是指如果条件满足，所述ABS系统随时能够自发地起作用，而不受其他外在手段的控制。所述ABS系统具体什么时候起作用，由该系统本身设定的条件决定。当然，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，控制所述电子液压鼓式制动模块工作的同时也可以控制所述ABS防车轮抱死刹车系统处于有效状态。这种情况下，也可以说是本发明的依据车速值的控制策略与ABS系统同时有效，二者起作用的条件相互独立。

所述电磁阻尼制动模块优选采用单片电磁阻尼制动器，所述电子液压鼓式制动模块优选采用电子液压外抱块式制动器，鼓式制动时采用电子制动而非机械制动，通过控制电机使液压油输出力矩，从而使前、后蹄刹车。所述单片电磁阻尼制动器的转子固定(例如通过螺纹联接件固定)安装在所述电子液压外抱块式制动器的鼓盘上，定子通过连杆桁架结构固定安装在车架上，所述鼓盘与车轮同轴固定连接，所述ABS防车轮抱死刹车系统电控部分所在支路、车速传感控制开关(用于控制车速传感器工作与否)所在支路以及由所述电磁阻尼制动模块的定子线圈的供电电路(对应图1的电磁定子)和所述电子液压鼓式制动模块的供电电路(对应图2的液压控制电机)组成的并联支路位于所述电控模块的动力主回路中，制动踏板用于接通和断开所述动力主回路，制动踏板踩下去，整个电路在通路状态，所述车速传感器的输出端接入所述电控模块的车速数据输入端，电控模块的中央控制电路将车速传感器收集到车速的信息经过比较、判断转化为电控信号，所述电控模块的控制输出端连接用于将所述并联支路中的一条投入所述动力主回路而另一条切出所述动力主回路的切换开关。所述电控信号从所述控制输出端输出，控制所述切换开关。所述中央控制电路是电控模块的核心电路，用于计算、逻辑判断和对所述电磁阻尼制动模块、所述电子液压鼓式制动模块的工作与停止的控制。

所述汽车混合制动装置还可以包括湿度传感器或者保护开关，当采用所述湿度传感器时，所述湿度传感器以所述转子为监测对象，当转子湿度达到或超过设定湿度值时，则对所述电磁制动进行一定程度的抑制和/或对所述鼓式制动进行一定程度的加强，或者控制仅采用鼓式制动；当采用保护开关时，通过闭合所述保护开关强制所述电子液压鼓式制动模块工作、所述电磁阻尼制动模块不工作以及所述切换开关失效，或者通过所述保护开关联动控制所述切换开关切换至使所述电子液压鼓式制动模块工作、所述电磁阻尼制动模块不工作的状态。这种优化方案可以在雨天等情况下，避免因电磁阻尼制动在雨水等环境中工作效率减低而导致制动器失灵。

Claims (10)

1.一种汽车混合制动方法，其特征在于：踩下制动踏板触发车速数据采集，对所采集到的车速数据进行判断，当车速值大于或不小于预设车速值时，采用电磁制动，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，采用鼓式制动。

2.如权利要求1所述的汽车混合制动方法，其特征在于：在采用电磁制动的同时，结合采用ABS防车轮抱死刹车系统的点刹。

3.如权利要求2所述的汽车混合制动方法，其特征在于：采用电磁阻尼制动器实现所述电磁制动。

4.如权利要求3所述的汽车混合制动方法，其特征在于：采用外抱块式制动器实现所述鼓式制动，所述外抱块式制动器采用电子液压制动。

5.如权利要求4所述的汽车混合制动方法，其特征在于：所述电磁阻尼制动器的定子与汽车车架固定连接，所述电磁阻尼制动器的转子与汽车车轮固定连接。

6.如权利要求3、4或5所述的汽车混合制动方法，其特征在于：还包括监测所述转子的湿度，当所述转子的湿度达到或超过设定湿度值，则通过减弱电流信号对所述电磁制动进行一定程度的抑制和/或增大制动油压对所述鼓式制动进行一定程度的加强，或者仅采用鼓式制动，且依据转子湿度的控制策略优先依据车速值的控制策略。

7.一种汽车混合制动装置，其特征在于：包括电磁阻尼制动模块、电子液压鼓式制动模块、电控模块和用于采集车速数据的车速传感器，所述电控模块利用所述车速传感器取得车速值，并将所述车速值与预设车速值进行比较，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制所述电磁阻尼制动模块工作，电子液压鼓式制动模块不工作，当车速值不大于或小于所述预设车速值时，控制所述电子液压鼓式制动模块工作，所述电磁阻尼制动模块不工作。

8.如权利要求7所述的汽车混合制动装置，其特征在于：还包括ABS防车轮抱死刹车系统，当车速值大于或不小于预设车速值时，控制所述电磁阻尼制动模块工作的同时控制所述ABS防车轮抱死刹车系统处于有效状态。

9.如权利要求8所述的汽车混合制动装置，其特征在于：所述电磁阻尼制动模块采用单片电磁阻尼制动器，所述电子液压鼓式制动模块采用电子液压外抱块式制动器，所述单片电磁阻尼制动器的转子固定安装在所述电子液压外抱块式制动器的鼓盘上，定子通过连杆桁架结构固定安装在车架上，所述鼓盘与车轮同轴固定连接，所述ABS防车轮抱死刹车系统电控部分所在支路、车速传感控制开关所在支路以及由所述电磁阻尼制动模块的定子线圈的供电电路和所述电子液压鼓式制动模块的供电电路组成的并联支路位于所述电控模块的动力主回路中，制动踏板用于接通和断开所述动力主回路，所述车速传感器的输出端接入所述电控模块的车速数据输入端，所述电控模块的控制输出端连接用于将所述并联支路中的一条投入所述动力主回路而另一条切出所述动力主回路的切换开关。

10.如权利要求9所述的汽车混合制动装置，其特征在于：还包括湿度传感器或者保护开关，当采用所述湿度传感器时，所述湿度传感器以所述转子为监测对象，当转子湿度达到或超过设定湿度值时，则对所述电磁制动进行一定程度的抑制和/或对所述鼓式制动进行一定程度的加强，或者控制仅采用鼓式制动；当采用保护开关时，通过闭合所述保护开关强制所述电子液压鼓式制动模块工作、所述电磁阻尼制动模块不工作以及所述切换开关失效。