CN107826097B - 一种基于双转子电机的电动助力制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于双转子电机的电动助力制动系统，壳体内部采用永磁无刷双转子电机代替单转子电机，外转子与主缸相连实现制动助力，内转子与制动踏板相连实现踏板感觉模拟，壳体内设置电动三爪卡盘，当双转子电机因故障失效时仍可以通过控制电动三爪卡盘的动作，使驾驶员的制动力直接作用于主缸，产生制动力，由于内转子和外转子可以分别控制，使制动助力和制动感觉反馈互不干扰，方便地实现了驾驶员制动力与电机制动力的耦合与解耦，省去了现有技术中为实现上述功能的踏板感觉模拟器等复杂零部件，结构简单，尺寸小，便于实车布置，实现主动制动和失效备份等功能，还能有效地集成ESP、ACC等主动控制技术，实现车辆智能化控制。

Description

一种基于双转子电机的电动助力制动系统
技术领域
本发明属于车辆工程领域中的汽车制动装置领域，涉及一种基于双转子电机的电动助力制动系统。
背景技术
随着电动汽车和智能汽车的快速发展，传统的真空助力器式的液压制动系统已经不能满足要求。电子液压制动(EHB)和电子机械制动(EMB)也由于高能耗、无失效保护等问题被制约了发展。近年来，电动助力制动系统开始成为制动行业的研究热点。由于电动助力制动系统取消了传统汽车上普遍采用的真空助力器，并且结构简单、能耗低、有失效保护、布置方便，因此将成为制动系统发展的必然方向。
虽然电动助力制动系统存在这许多优点，但是目前已有的技术方案中却缺乏对驾驶员制动力与电机制动力进行耦合与解耦的考虑。事实上，这两力的耦合与解耦是设计电动助力制动系统时需要重点考虑的因素。如何做到驾驶员制动力与电机制动力同时输出且互不干扰，而且尽量地减少用于实现相关功能的零部件，已经成为制动行业研究的热点。
专利CN105523028A所示的一种具有电动制动助力功能的电液复合制动系统中，采用单电机助力，并且通过调整电机助力的大小模拟踏板感觉。这种方案中，电机的输出力既要输出到制动系统中提供制动助力，又要反馈到制动踏板上来模拟踏板感觉，没有实现对驾驶员制动力与电机制动力的解耦，制动感觉很差。
专利CN104309597A所示的一种液压式双电机驱动电子液压制动系统中，设置双电机传动系统，一套电机系统用于模拟踏板感觉，另一套电机系统用于实现制动助力。这种方案中，需要设置单独的电机及相关的传动机构、液压零部件来实现踏板感觉模拟，结构复杂，成本高且不便于实车布置；此外，驾驶员制动力与电机制动力在液压管路中进行耦合，需要考虑两力的互相作用，容易造成驾驶员制动力与电机制动力互相影响。
专利CN106627551A所示的一种适用于再生制动的一体化解耦式电动助力制动系统中，采用换向阀、前轴隔离阀、储液缸等部件，将主缸中的制动液通过换向阀和前轴隔离阀导入到储液缸中，通过对储液缸中的弹簧进行设计，实现踏板感觉的模拟。这种方案中，由于是通过调节储液缸和弹簧等硬件来模拟踏板感觉，不能匹配精细的电器元件和控制算法，模拟感觉较差。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的不能有效地对驾驶员制动力与电机制动力进行耦合与解耦的缺陷，提供了一种基于双转子电机的电动助力制动系统，不仅可以有效地实现驾驶员制动力与电机制动力进行耦合与解耦，还能够通过对内外转子以及电动三爪卡盘设置不同的控制策略，提供多种制动模式。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，包括一个壳体，以驾驶员制动力输入的方向为前方，壳体内部设置有一个双转子电机，双转子电机包括一个带有定子绕组的截面为圆环形的定子铁心、一个带有外转子绕组的圆环形的外转子铁心和一个内转子铁心，壳体前部内侧固定安装定子铁心，壳体前端面的中部开有一个圆形通孔，一个圆柱形的一号推杆的前部穿过壳体前端面的圆形通孔，一号推杆的中后部伸入到壳体的内部，一号推杆的前端与制动踏板连接，用于输入驾驶员的制动力，一个二号空心丝杠为中空的圆柱型回转件，一号推杆从二号空心丝杠的中空部分穿过，二号空心丝杠与一号推杆的中部固定连接，二号空心丝杠的外圆柱面上加工有弧形螺旋槽，内转子铁心为中空的圆柱形回转件，内转子铁心的内圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，内转子铁心内圆柱面上的弧形螺旋槽与二号空心丝杠外圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，二号空心丝杠、内转子铁心和球形滚珠组成二号滚珠丝杠机构，内转子铁心的外圆柱面上固定安装有内转子永磁磁钢，外转子铁心布置在内转子永磁磁钢与定子铁心之间，外转子铁心上固定安装有一个圆筒状的电机输出轴，电机输出轴的后部沿其轴向开有一个圆形通孔，壳体的内部设置有一个行星齿轮组，行星齿轮组包括一个固定在壳体内部的齿圈、一个与齿圈同心且位于齿圈的圆周内部的太阳轮和四个间隔均匀设置在齿圈和太阳轮之间的行星轮，每个行星轮同时与齿圈和太阳轮啮合，太阳轮与电机输出轴通过螺钉连接，一个螺母为中空的阶梯状回转件，螺母的前段为大轴颈段，螺母的后段为小轴颈段，螺母的内圆柱面加工有弧形螺旋槽，每个行星轮通过一个行星轮轴与螺母的大轴颈段装配，螺母的小轴颈段通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体内部，一个一号空心丝杠为中空的圆柱形回转件，一号空心丝杠的外圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，一号空心丝杠外圆柱面上的弧形螺旋槽与螺母内圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，一号空心丝杠、螺母和球形滚珠组成一号滚珠丝杠机构，一号推杆穿过电机输出轴后部的圆形通孔，一号推杆的后端连伸入到一个电动三爪卡盘中，一号推杆的后端面位于电动三爪卡盘的卡爪的前端面之后，一个二号推杆是截面为圆形的直杆，二号推杆的前端连接到电动三爪卡盘中，二号推杆的前端面位于卡爪的后端面之前，二号推杆的后端穿过一号空心丝杠的中空部，一号空心丝杠的后端面上沿轴向开有凹槽，一个助力推杆为阶梯状的圆柱形回转体，助力推杆的前段为大轴颈段，助力推杆的大轴颈段以助力推杆的回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔内置有圆柱形的弹性反应盘，弹性反应盘的高度大于助力推杆的盲孔的深度，助力推杆的后段为小轴颈段，助力推杆的小轴颈段以助力推杆的回转轴线为中心线开有一个螺纹孔，助力推杆的大轴颈段间隙配合安装在一号空心丝杠后端面上的凹槽内，一个踏板行程传感器安装在一号推杆上，用于测量一号推杆的位移量，一个主缸固定在壳体上，主缸的活塞推杆伸入壳体后部的中空部分，活塞推杆上开有外螺纹，助力推杆的小轴颈段与活塞推杆螺纹连接，主缸的两个进液口与一个储液罐连接，主缸的一个出液口通过液压管路与一个一号二位二通电磁阀的进液口连接，主缸与一号二位二通电磁阀之间的液压管路上安装有一个一号压力传感器，主缸的另一个出液口通过液压管路与一个二号二位二通电磁阀的进液口连接，主缸与二号二位二通电磁阀之间的液压管路上安装有一个二号压力传感器，一号二位二通电磁阀的出液口通过液压管路与一个液压控制单元的一个进液口连接，二号二位二通电磁阀的出液口通过液压管路与液压控制单元的另一个进液口连接，液压控制单元的四个出液口分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器的进液口连接，踏板行程传感器、一号压力传感器和二号压力传感器的信号输出端分别通过数据线与车辆中的电子控制单元的信号输入端连接，一号二位二通电磁阀、二号二位二通电磁阀、液压控制单元、电动三爪卡盘和双转子电机各自的信号接收端分别通过数据线与电子控制单元的输出端连接。
进一步的技术方案包括：
所述的电动三爪卡盘包括电动三爪卡盘壳体、电动三爪卡盘电机、卡盘和三个均匀分布的卡爪，电动三爪卡盘壳体的前端面和后端面的中部各开有一个圆形通孔，电动三爪卡盘壳体的后端面上开有三条中心对称的、沿电动三爪卡盘壳体径向分布的滑道，电动三爪卡盘壳体的内部固定安装电动三爪卡盘电机，所述的卡爪的前端面上加工有多个弧形长条，卡爪前端面上的弧形长条安装到电动三爪卡盘壳体后端面的滑道中，保证卡爪可以沿电动三爪卡盘壳体后端面的径向滑道滑动，卡爪的内侧端面为圆柱面，卡爪的内侧端面上加工有形状各异的凹槽，可以增大内侧端面的摩擦系数，一号推杆和二号推杆安装在三个卡爪内侧端面所围成的圆柱形通道内，所述的卡盘为一个中空的圆盘型件，卡盘的后端面上开有一条螺旋滑道，从卡盘后端面的外缘至中心，螺旋滑道的曲率半径逐渐减小，卡盘后端面上的螺旋滑道与卡爪前端面上的弧形长条互相配合，卡爪通过前端面上的弧形长条安装到卡盘后端面上的螺旋通道中，即卡爪可以沿卡盘后端面的螺旋通道滑动，卡盘的前端面与电动三爪卡盘电机固定连接，即电动三爪卡盘电机可以带动卡盘同速转动,电动三爪卡盘电机通过数据线与电子控制单元的输出端连接。
所述的电机输出轴的后端面上均匀的开有四个螺纹孔，所述的太阳轮为中空的阶梯状结构，太阳轮的前段为大轴颈段，太阳轮的后段为小轴颈段，太阳轮的前段和后段之间留有退刀槽，太阳轮的小轴颈段开有轮齿，太阳轮的大轴颈段以太阳轮的回转轴线为中心线均匀的开有四个螺纹孔，太阳轮与电机输出轴通过螺钉连接。
所述的壳体为阶梯状回转件，壳体的前部为大回转半径段，壳体的后段为小回转半径段，螺母通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体的小回转半径段内壁上。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统，采用双转子电机代替传统的单转子电机，通过外转子实现制动助力，通过内转子实现踏板感觉模拟，省去了现有技术中用于实现上述功能的踏板感觉模拟器等复杂零部件，结构简单，尺寸小，便于实车布置。
2.本发明所述的电动助力制动系统中的双转子电机采用永磁无刷双转子电机，其中内转子与制动踏板相连，可以实现制动感觉反馈；外转子与主缸相连，可以实现制动助力。由于内转子和外转子可以分别控制，使制动助力和制动感觉反馈互不干扰，方便地实现了驾驶员制动力与电机制动力的耦合与解耦。
3.本发明所述的电动助力制动系统中,通过设置电动三爪卡盘实现了制动失效备份功能。当双转子电机因为故障失效时，仍可以通过控制电动三爪卡盘的动作，使驾驶员的制动力直接作用于主缸，产生制动力。
4.本发明的所述的电动助力制动系统不仅能方便的融合现有技术，实现主动制动和失效备份等功能，还能有效地集成电子稳定程序(ESP)、自适应巡航控制(ACC)等主动控制技术，实现车辆智能化控制。
5.本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统在现有制动系统的基础上保留了整体结构与较多的零部件，方便实车安装，可移植性好，并且易于外接设备进行测试实验。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统的结构示意图；
图2为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的动力耦合部分的结构示意图；
图3为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的电动三爪卡盘的等轴测视图；
图4为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的电动三爪卡盘的结构示意图；
图5为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的卡爪的等轴测视图；
图6为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的卡盘的等轴测视图；
图7为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的电动三爪卡盘壳体的等轴测视图；
图8为本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中的卡爪与卡盘的装配关系示意图。
图中：1.一号推杆，2.定子绕组，3.定子铁心，4.外转子铁心，5.电机输出轴，6.外转子外绕组，7.齿圈，8.行星轮，9.行星轮轴，10.螺母，11.一号空心丝杠，12.活塞推杆，13.二号空心丝杠，14.内转子铁心，15.内转子永磁磁钢，16.电动三爪卡盘，17.太阳轮，18.二号推杆，19.弹性反应盘，20.助力推杆，21.壳体，22.储液罐，23.主缸，24.一号压力传感器，25.二号压力传感器，26.一号二位二通电磁阀，27.二号二位二通电磁阀，28.液压控制单元，29.盘式制动器，30.踏板行程传感器，31.电动三爪卡盘电机，32.卡爪，33.卡盘，34.电动三爪卡盘壳体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出描述：
参阅图1，本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统，包括一个壳体21，以驾驶员制动力输入的方向为前方，壳体21内部设置有电机，电机包括一个带有定子绕组2的截面为圆环形的定子铁心3、一个带有外转子绕组6的圆环形的外转子铁心4和一个内转子铁心14，壳体21前部内侧固定安装有一个等截面为圆环形的定子铁心3。定子铁心3上面安装有定子绕组2。壳体21前端面的中部开有一个圆形通孔，一个等截面为圆形的一号推杆1的前部穿过壳体21前端面的圆形通孔，一号推杆1的后端伸入到壳体2的内部。一号推杆1的前端与制动踏板连接，用于输入驾驶员的制动力。一个二号空心丝杠13为中空的圆柱型回转件，一号推杆1从二号中空丝杠的中空部分穿过，二号空心丝杠13与一号推杆1固定连接。二号中空丝杠13的外圆柱面上加工有弧形螺旋槽。一个内转子铁心14为中空的圆柱形回转件，内转子铁心14的内圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，内转子铁心14的内圆柱面的弧形螺旋槽与二号空心丝杠13外圆柱面的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠。内转子铁心14绕其自身轴线转动时，推动球形滚珠在螺旋通道中滚动，推动二号空心丝杠13和一号推杆1沿其轴向进行移动。内转子铁心14的外圆柱面上固定安装有内转子永磁磁钢15。外转子铁心4布置在内转子永磁磁钢15与定子铁心3之间，外转子铁心4上固定安装有一个圆筒状的电机输出轴5。电机输出轴5的后部沿其轴向开有一个圆形通孔，电机输出轴5的后端面上均匀的开有四个螺纹孔。太阳轮17上的四个螺纹孔与电机输出轴5的后端面上的4个螺纹孔规格相同，太阳轮17与电机输出轴通过螺钉连接。壳体21的内部设置有一个行星齿轮组，行星齿轮组包括一个固定在壳体21内部的齿圈7、一个与齿圈7同心且位于齿圈7的圆周内部的太阳轮17和四个均匀设置在齿圈7和太阳轮17之间的行星轮8，一个太阳轮17为中空的阶梯状结构，太阳轮17的前段为大轴颈段，后段为小轴颈段，前段和后段之间留有退刀槽，太阳轮17的小轴颈段开有轮齿，大轴颈段以太阳轮17的回转轴线为中心线均匀的开有四个螺纹孔，每个行星轮8同时与齿圈7和太阳轮17啮合，四个行星轮8既可以绕自身轴线各自自转，又可以绕太阳轮17的回转轴线公转。太阳轮17与电机输出轴5通过螺钉连接，参阅图1，一个螺母10为中空的阶梯状回转件，螺母10的前段为大轴颈段，螺母10的后段为小轴颈段，螺母10的内圆柱面加工有弧形螺旋槽，每个行星轮8通过一个行星轮轴9与螺母10的大轴颈段装配，螺母10的小轴颈段通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体21内部，一个一号空心丝杠11为中空的圆柱形回转件，一号空心丝杠11的外圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，一号空心丝杠11外圆柱面上的弧形螺旋槽与螺母10内圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，一号空心丝杠11、螺母10和球形滚珠组成滚珠丝杠机构。螺母10绕其自身轴线自转时，推动滚珠14在螺旋通道中滚动，推动一号空心丝杠11沿其轴向进行移动。
参阅图1和图4，一号推杆1穿过电机输出轴5后部的通孔，一号推杆1的后端连接到电动三爪卡盘16中，一个二号推杆18是等截面为圆形的直杆，二号推杆18的前端连接到电动三爪卡盘16中。
参阅图3、图4和图7，所述的电动三爪卡盘16包括电动三爪卡盘电机31、三个均匀分布的卡爪32、卡盘33和电动三爪卡盘壳体34。电动三爪卡盘壳体34的前端面上的中部开有一个圆形通孔。电动三爪卡盘壳体34的后端面上开有三条中心对称的、沿径向分布的滑道。电动三爪卡盘壳体34的内部固定安装电动三爪卡盘电机31。
参阅图3、图4和图5，所述的卡爪32的前端面上加工有多个弧形长条，从卡爪前端面的外缘到中心方向，弧形长条的曲率半径逐渐减小。卡爪32前端面上的弧形长条安装到电动三爪卡盘壳体34后端面的滑道中，保证卡爪32可以沿电动三爪卡盘壳体34后端面的滑道滑动。卡爪32的内侧端面为圆柱面，内侧端面上加工有形状各异的凹槽，可以增大内侧端面的摩擦系数。一号推杆1和二号推杆18安装在三个卡爪32内侧端面所围成的圆柱形通道内。
参阅图3、图4、图6和图8，所述的卡盘33为一个中空的圆盘型件，卡盘33的后端面上开有一条螺旋滑道，从卡盘33后端面的外缘到中心方向，螺旋滑道的曲率半径逐渐减小。卡盘33后端面上的螺旋滑道与卡爪32前端面上的弧形长条互相配合，卡爪32通过前端面上的弧形长条安装到卡盘33后端面上的螺旋通道中，即卡爪32可以沿卡盘33后端面的螺旋通道滑动。卡盘33的前端面与电动三爪卡盘电机31固定连接，即电动三爪卡盘电机31可以带动卡盘33同速转动。
参阅图1和图2，二号推杆18的后端穿过一号空心丝杠11的中空部，一号空心丝杠11的后端面上沿轴向开有凹槽。所述的助力推杆20为一阶梯状圆柱形回转体，助力推杆20的前段为大轴颈段，该大轴颈段以助力推杆20的回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔内置有圆柱形的弹性反应盘19，弹性反应盘19的高度大于助力推杆20的盲孔的深度，助力推杆20的后段为小轴颈段，该小轴颈段以助力推杆20的回转轴线为中心线开有一个螺纹孔，活塞推杆12上开有外螺纹，助力推杆20的小轴颈段与活塞推杆12螺纹连接，助力推杆20的大轴颈段间隙配合安装在一号空心丝杠11后端面上的凹槽内。
参阅图1，一个踏板行程传感器30安装在一号推杆1上，用于测量一号推杆1的位移量。所述的踏板行程传感器选用MTS-RP系列的行程传感器，外壳为铝成型外壳，强度高，满足实车使用环境。分辨率为2μm，测量行程为25-4975mm，满足实车使用要求。
参阅图1，一个主缸23固定在壳体21上，主缸23的活塞推杆12伸入壳体后部的中空部分，活塞推杆12与助力推杆20后端为固定的螺纹连接。
参阅图1和图6，主缸23的两个进液口与一个储液罐22连接。主缸23的一个出液口通过液压管路与一个一号二位二通电磁阀26的进液口连接，主缸23的与一号二位二通电磁阀26之间的液压管路上安装有一个一号压力传感器24。主缸23的另一个出液口通过另一条液压管路与一个二号二位二通电磁阀27的进液口连接。主缸23与二号二位二通电磁阀27之间的液压管路上安装有一个二号压力传感器25。所述的一号压力传感器24与二号压力传感器25均选用KELLER-21Y系列的压力传感器，量程为0-30MPa，线性精度为±0.25％FS。一号二位二通电磁阀26的出液口通过液压管路与一个液压控制单元28的一个进液口连接，二号二位二通电磁阀27的出液口通过另一条液压管路与液压控制单元28的另一个进液口连接。两个二位二通电磁阀型号为LD8705H常开型电磁阀，最高工作压力为250bar，工作电压为24VDC。液压控制单元28的四个出液口分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器29的进液口连接。
参阅图1，踏板行程传感器30、一号压力传感器24和二号压力传感器25的信号输出端分别通过数据线与车辆中的电子控制单元的信号输入端连接，一号二位二通电磁阀26、二号二位二通电磁阀27、液压控制单元28、电动三爪卡盘电机31和双转子电机各自的信号接收端分别通过数据线与电子控制单元的输出端连接。
本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统的工作原理：
1.电动助力制动功能：
电动助力功能是本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统最基本的一项功能。如图1所示，当驾驶员踩下制动踏板时，一号推杆1平动，此时踏板行程传感器30监测出一号推杆1的位移量，并将位移量信号发送给ECU，ECU将位移量信号进行处理，根据助力特性曲线得出此时需要的助力值，并发出相应的控制信号，在定子铁心3中产生励磁电流，从而使外转子铁心4按照指令运转，并且带动电机输出轴5、太阳轮17、行星轮8、行星轮轴9、螺母10、一号空心丝杠11、弹性反应盘19、助力推杆20和活塞推杆12，从而在主缸23中产生制动液压力。主缸23中的制动液经过制动管路和两个二位二通电磁阀流入液压控制单元28，再经过制动管路流入盘式制动器29中，建立制动力。
在系统进行持续制动时，由于电机可以输出稳定的转速和转矩，因此可以获得良好的制动感觉；此外，当防抱死制动系统(ABS)启动时，本发明不仅可以通过调节液压控制单元28实现对液压力的调节，还可以通过调节电机的输出转速与转矩进行调节，从而优化ABS的响应时间和动态表现。
2.制动感觉模拟功能
本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统可以在实现电动助力制动功能的同时完成制动感觉模拟功能。
如图1所示，当驾驶员踩下制动踏板时，一号推杆1平动，此时踏板行程传感器30监测出一号推杆1的位移量，并将位移量信号发送给ECU，ECU将位移量信号进行处理，计算得出此时需要反馈给驾驶员的力，并发出相应的控制信号，在外转子铁心4中产生励磁电流，从而使内转子铁心14按照指令运转，内转子铁心14转动时，推动二号空心丝杠13平动，从而带动一号推杆运动，将模拟的力反馈到制动踏板上，实现制动感觉模拟功能。
3.失效备份功能
当本发明所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统中，用于实现电动助力功能的某个电元件由于故障而失效时，ECU可以通过发出相关的控制指令作用于电动三爪卡盘16，使电动三爪卡盘电机开始运转，带动卡盘33运转，从而使三个卡爪32在卡盘的带动下逐渐向中部收紧，依靠静摩擦力使一号推杆1和二号推杆18成为固定连接件。这样，当驾驶员踩下制动踏板时，仍然可以通过推动一号推杆1、二号推杆18、弹性反应盘19、助力推杆20、活塞推杆12作用到主缸23，从而在主缸23内建立制动液压力。
此外，当二位二通电磁阀失效时，仍可以处于断电开启状态，车辆仍可以实现制动液压力的建立。
4.主动制动功能
对于安装有测速传感器、测距传感器装置的车辆，当测速传感器、测距传感器测量得知车辆与前方障碍物距离过短，必须采取制动措施防止发生碰撞或其他危险行为时，ECU可以发出相应的控制指令，在定子铁心3中产生励磁电流，使外转子铁心4开始运转，并且带动电机输出轴5、太阳轮17、行星轮8、行星轮轴9、螺母10、一号空心丝杠11、弹性反应盘19、助力推杆20和活塞推杆12，从而在主缸23中产生制动液压力。主缸23中的制动液经过制动管路和两个二位二通电磁阀流入液压控制单元28，再经过制动管路流入盘式制动器29中，建立制动力。电子控制单元可以通过读取一号压力传感器24和二号压力传感器25传来的制动压力信号，对液压控制单元28进行调节，使流入四个盘式制动器29中的制动液压力各不相同，实现对各个盘式制动器29中轮缸的液压力分别调节，实现主动制动功能。
5.再生制动功能
对于装有再生制动装置的车辆，当车辆只需要再生制动装置产生的再生制动力来完成制动时，本发明所述的一种集成式电动助力制动系统的ECU发出相应的控制指令使一号二位二通电磁阀26、二号二位二通电磁阀27关闭，此时主缸23中的制动液不会作用于盘式制动器29，即常规的制动模式不参与制动工作，而是依靠再生制动装置工作产生车辆所需的制动力。
当车辆需要较大的制动减速度时，如果系统判断得出再生制动力和摩擦制动共同工作来满足车辆对制动力的要求时，ECU发出控制指令使一号2位2通电磁阀27、二号2位2通电磁阀28开启，此时主缸23中的制动液仍然会作用于盘式制动器29，产生摩擦制动力。同时，再生制动装置作用产生再生制动力，两者共同构成汽车制动力。

Claims (4)

1.一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，包括一个壳体(21)，以驾驶员制动力输入的方向为前方，壳体(21)内部设置有一个双转子电机，双转子电机包括一个带有定子绕组(2)的截面为圆环形的定子铁心(3)、一个带有外转子绕组(6)的圆环形的外转子铁心(4)和一个内转子铁心(14)，壳体(21)前部内侧固定安装定子铁心(3)，壳体(21)前端面的中部开有一个圆形通孔，一个圆柱形的一号推杆(1)的前部穿过壳体(21)前端面的圆形通孔，一号推杆(1)的中后部伸入到壳体(21)的内部，一号推杆(1)的前端与制动踏板连接，用于输入驾驶员的制动力，一个二号空心丝杠(13)为中空的圆柱型回转件，一号推杆(1)从二号空心丝杠(13)的中空部分穿过，二号空心丝杠(13)与一号推杆(1)的中部固定连接，二号空心丝杠(13)的外圆柱面上加工有弧形螺旋槽，内转子铁心(14)为中空的圆柱形回转件，内转子铁心(14)的内圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，内转子铁心(14)内圆柱面上的弧形螺旋槽与二号空心丝杠(13)外圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，二号空心丝杠(13)、内转子铁心(14)和球形滚珠组成二号滚珠丝杠机构，内转子铁心(14)的外圆柱面上固定安装有内转子永磁磁钢(15)，外转子铁心(4)布置在内转子永磁磁钢(15)与定子铁心(3)之间，外转子铁心(4)上固定安装有一个圆筒状的电机输出轴(5)，电机输出轴(5)的后部沿其轴向开有一个圆形通孔，壳体(21)的内部设置有一个行星齿轮组，行星齿轮组包括一个固定在壳体(21)内部的齿圈(7)、一个与齿圈(7)同心且位于齿圈(7)的圆周内部的太阳轮(17)和四个间隔均匀设置在齿圈(7)和太阳轮(17)之间的行星轮(8)，每个行星轮(8)同时与齿圈(7)和太阳轮(17)啮合，太阳轮(17)与电机输出轴(5)通过螺钉连接，一个螺母(10)为中空的阶梯状回转件，螺母(10)的前段为大轴颈段，螺母(10)的后段为小轴颈段，螺母(10)的内圆柱面加工有弧形螺旋槽，每个行星轮(8)通过一个行星轮轴(9)与螺母(10)的大轴颈段装配，螺母(10)的小轴颈段通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体(21)内部，一个一号空心丝杠(11)为中空的圆柱形回转件，一号空心丝杠(11)的外圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，一号空心丝杠(11)外圆柱面上的弧形螺旋槽与螺母(10)内圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，一号空心丝杠(11)、螺母(10)和球形滚珠组成一号滚珠丝杠机构，一号推杆(1)穿过电机输出轴(5)后部的圆形通孔，一号推杆(1)的后端连伸入到一个电动三爪卡盘(11)中，一号推杆(1)的后端面位于电动三爪卡盘(11)的卡爪(32)的前端面之后，一个二号推杆(18)是截面为圆形的直杆，二号推杆(18)的前端连接到电动三爪卡盘(11)中，二号推杆(18)的前端面位于卡爪(32)的后端面之前，二号推杆(18)的后端穿过一号空心丝杠(11)的中空部，一号空心丝杠(11)的后端面上沿轴向开有凹槽，一个助力推杆(20)为阶梯状的圆柱形回转体，助力推杆(20)的前段为大轴颈段，助力推杆(20)的大轴颈段以助力推杆(20)的回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔内置有圆柱形的弹性反应盘(19)，弹性反应盘(19)的高度大于助力推杆(20)的盲孔的深度，助力推杆(20)的后段为小轴颈段，助力推杆(20)的小轴颈段以助力推杆(20)的回转轴线为中心线开有一个螺纹孔，助力推杆(20)的大轴颈段间隙配合安装在一号空心丝杠(11)后端面上的凹槽内，一个踏板行程传感器(30)安装在一号推杆(1)上，用于测量一号推杆(1)的位移量，一个主缸(23)固定在壳体(21)上，主缸(23)的活塞推杆伸入壳体后部的中空部分，活塞推杆(12)上开有外螺纹，助力推杆(20)的小轴颈段与活塞推杆(12)螺纹连接，主缸(23)的两个进液口与一个储液罐(22)连接，主缸(23)的一个出液口通过液压管路与一个一号二位二通电磁阀(26)的进液口连接，主缸(23)与一号二位二通电磁阀(26)之间的液压管路上安装有一个一号压力传感器(24)，主缸(26)的另一个出液口通过液压管路与一个二号二位二通电磁阀(27)的进液口连接，主缸(26)与二号二位二通电磁阀(27)之间的液压管路上安装有一个二号压力传感器(25)，一号二位二通电磁阀(26)的出液口通过液压管路与一个液压控制单元(28)的一个进液口连接，二号二位二通电磁阀(27)的出液口通过液压管路与液压控制单元(28)的另一个进液口连接，液压控制单元(28)的四个出液口分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器(29)的进液口连接，踏板行程传感器(30)、一号压力传感器(24)和二号压力传感器(25)的信号输出端分别通过数据线与车辆中的电子控制单元的信号输入端连接，一号二位二通电磁阀(26)、二号二位二通电磁阀(27)、液压控制单元(28)、电动三爪卡盘(16)和双转子电机各自的信号接收端分别通过数据线与电子控制单元的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，所述的电动三爪卡盘(16)包括电动三爪卡盘壳体(34)、电动三爪卡盘电机(31)、卡盘(32)和三个均匀分布的卡爪(32)，电动三爪卡盘壳体(34)的前端面和后端面的中部各开有一个圆形通孔，电动三爪卡盘壳体(34)的后端面上开有三条中心对称的、沿电动三爪卡盘壳体(34)径向分布的滑道，电动三爪卡盘壳体(34)的内部固定安装电动三爪卡盘电机(31)，所述的卡爪(32)的前端面上加工有多个弧形长条，从卡爪(32)前端面的外缘到中心方向，弧形长条的曲率半径逐渐减小，卡爪(32)前端面上的弧形长条安装到电动三爪卡盘壳体(34)后端面的滑道中，保证卡爪(32)可以沿电动三爪卡盘壳体(34)后端面的径向滑道滑动，卡爪(32)的内侧端面为圆柱面，卡爪(32)的内侧端面上加工有形状各异的凹槽，可以增大内侧端面的摩擦系数，一号推杆(1)和二号推杆(18)安装在三个卡爪(32)内侧端面所围成的圆柱形通道内，所述的卡盘(33)为一个中空的圆盘型件，卡盘(33)的后端面上开有一条螺旋滑道，从卡盘(33)后端面的外缘至中心，螺旋滑道的曲率半径逐渐减小，卡盘(33)后端面上的螺旋滑道与卡爪(32)前端面上的弧形长条互相配合，卡爪(32)通过前端面上的弧形长条安装到卡盘(33)后端面上的螺旋通道中，即卡爪(32)可以沿卡盘(33)后端面的螺旋通道滑动，卡盘(33)的前端面与电动三爪卡盘电机(31)固定连接，即电动三爪卡盘电机(31)可以带动卡盘(33)同速转动，电动三爪卡盘电机(31)的信号接收端通过数据线与电子控制单元的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，所述的电机输出轴(5)的后端面上均匀的开有四个螺纹孔，所述的太阳轮(17)为中空的阶梯状结构，太阳轮(17)的前段为大轴颈段，太阳轮(17)的后段为小轴颈段，太阳轮(17)的前段和后段之间留有退刀槽，太阳轮(17)的小轴颈段开有轮齿，太阳轮(17)的大轴颈段以太阳轮(17)的回转轴线为中心线均匀的开有四个螺纹孔，太阳轮(17)与电机输出轴(5)通过螺钉连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，所述的壳体(21)为阶梯状回转件，壳体(21)的前部为大回转半径段，壳体(21)的后段为小回转半径段，螺母(10)通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体(21)的小回转半径段内壁上。
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