CN110329234A - 一种电动汽车制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车制动系统，包括：制动踏板；所述制动踏板与所述踏板执行部铰接，所述踏板执行部上设置有用于采集所述制动踏板信号的踏板传感器；所述驱动部包括电机和控制器，所述控制器用于接收所述踏板传感器的信号以驱动所述电机转动；所述减速机构分别与所述电机的输出轴和所述踏板执行部联动；所述制动机构与所述减速机构联动；其中当所述控制器采集到所述踏板传感器的信号并且所述电机通电时，所述电机和所述踏板执行部能够同步驱动所述减速机构，以使所述制动机构行车制动；当所述电机失电且所述制动踏板被下压时，所述踏板执行部能够驱动所述减速机构，以使所述制动机构行车制动。此种电动汽车制动系统制动效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动系统，特别地涉及一种电动汽车制动系统。
背景技术
制动系统作为车辆安全行驶的必备条件，良好的制动性能为驾驶员和乘客提供强有力的安全保障。随着技术不断的更新迭代，制动系统也取得不断的突破。传统的液压制动需要人力和真空助力器共同工作，真空助力器的制动能量由发动机提供。随着资源危机的日益严重，混合动力汽车、电动汽车等新能源汽车逐步成为研究热点。由于新能源汽车取消了发动机，故需要加装电动真空泵及真空存储装置来提供真空环境，这样一方面增加了整车重量和能耗，另一方面由于真空泵真空转换效率低，基本需要持续工作，进一步加大了系统电能消耗。由于真空泵故障及真空供应不足等引发的交通安全事故层出不穷。同时，一些与车辆制动相关的高端功能，如自动驻车、主动防碰撞、自动辅助驾驶、无人驾驶等，均对制动系统提出新的要求。因此设计开发适合新能源汽车平台的新型制动系统显得十分必要。
专利CN207875610U公开了一种智能汽车复合线控制动系统，将机械式电控制动系统与集成电机式电控制动系统相结合，并通过由集成电机、滚珠丝杠机构和制动压力产生单元组成的集成电机式电控制动模块，实现对两个制动轮缸的制动控制；解决了单一制动系统应用过程中存在的不足，实现了快速建压、精准控压，并能够实现多工况下的制动。
但是，由于该系统仅使用电机提供制动力，电机通过滚珠丝杠直接与液压制动缸相连接,中间没有其他的减速机构，由于电机存在迟滞的特性，无法在短时间内达到所需的目标转速，因此如果想要缩短响应时间，就必须对电机的转速及功率提出更高的要求。并且，当制动系统失效时，该制动系统只能通过人提供的踏板力来推动主缸来进行制动，制动安全性难以保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：制动安全性难以保障的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动汽车制动系统，包括：
制动踏板；
踏板执行部，所述制动踏板与所述踏板执行部铰接，所述踏板执行部上设置有用于采集所述制动踏板信号的踏板传感器；
驱动部，所述驱动部包括电机和控制器，所述控制器用于接收所述踏板传感器的信号以驱动所述电机转动；
减速机构，所述减速机构分别与所述电机的输出轴和所述踏板执行部联动；
制动机构；所述制动机构与所述减速机构联动；其中
当所述控制器采集到所述踏板传感器的信号并且所述电机通电时，所述电机和所述踏板执行部能够同步驱动所述减速机构，以使所述制动机构行车制动；
当所述电机失电且所述制动踏板被下压时，所述踏板执行部能够驱动所述减速机构，以使所述制动机构行车制动。
作为优选，所述踏板执行部包括第一缸套、可滑动地设置在所述第一缸套内的第一活塞，与所述第一活塞固定的第一推杆和第一弹簧；以及
所述第一弹簧的一端与所述第一活塞固定连接，另一端与所述减速机构固定连接；
所述第一推杆与所述制动踏板铰接；
在所述第一缸套的内壁设置所述踏板传感器；
其中
当所述制动踏板被挤压时，所述第一推杆顶推所述第一活塞以使所述第一弹簧被挤压并顶推所述减速机构。
作为优选，所述减速机构包括第一减速部和第二减速部；以及
所述第一减速部与所述电机的输出轴联动；
所述第二减速部与所述第一减速部联动，并且一端与所述踏板执行部固定连接，另一端与所述制动机构固定连接，其中
当所述电机失电且所述制动踏板被下压时，所述踏板执行部能够驱动所述第二减速部，以使所述制动机构行车制动。
作为优选，所述第一减速部包括与所述电机同轴固定的行星齿轮副，与所述行星齿轮副同轴固定的第一圆锥齿轮；
所述第二减速部包括齿条、与所述齿条啮合的啮合齿，套定所述啮合齿的轴杆，套定在所述轴杆上的第二圆锥齿轮；以及
所述第一圆锥齿轮与所述第二圆锥齿轮啮合，所述齿条的一端与所述踏板执行部固定连接，另一端与所述制动机构固定连接。
作为优选，所述齿条为变齿比斜齿齿条。
作为优选，所述制动机构包括液压控制单元和驱动所述液压控制单元的制动部；
所述制动部包括制动缸套和依次固定连接在所述制动缸套内的第二弹簧、第二活塞、第三弹簧和第三活塞；以及
所述第三活塞与所述齿条的一端固定连接；
所述第二活塞与所述制动缸套之间的第二腔室内通过第二通油管与所述液压控制单元相通；
所述第三活塞与所述第二活塞之间的第三腔室内通过第三通油管与所述液压控制单元相通。
作为优选，所述制动缸套的一端同轴设置有导向套筒，所述导向套筒内具有一复位弹簧，所述复位弹簧的一端套设固定在所述齿条的前腰，另一端与所述导向套筒的底部固定连接。
作为优选，所述液压控制单元通过制动管路分别与左前制动器、右前制动器、左后制动器和右后制动器连通。
本发明的有益效果是：
此种电动汽车制动系统，在电机有电的时候，在制动踏板被踏下时，踏板执行部触发踏板传感器控制控制器操控电机转动，电机在减速机构的减速作用下，带动制动机构工作；
在电机失电的时候，在制动踏板被塔下时，踏板执行部带动减速机构工作，然后驱使制动机构工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种电动汽车制动系统的结构示意图；
图2是本发明的踏板执行部的结构示意图；
图3是本发明的制动机构的结构示意图；
图4是本发明的一种电动汽车制动系统的局部结构示意图；
制动踏板1；
踏板执行部2，踏板传感器201，第一缸套202，第一活塞203，第一推杆204，第一弹簧205；
驱动部3，电机301，控制器302；
减速机构4，内圈齿401，行星轮402，太阳轮403，架杆404，定位杆405，第一圆锥齿轮406，齿条407，啮合齿408，轴杆409，第二圆锥齿轮410；
制动机构5，制动缸套501，第二弹簧502，第二活塞503，第三弹簧504，第三活塞505，第二通油管506，第三通油管507，液压控制单元508，导向套筒509，复位弹簧510，左前制动器511，右前制动器512，左后制动器513，右后制动器514，制动管路515。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1~4所示，一种电动汽车制动系统，包括：制动踏板1；踏板执行部2，所述制动踏板1与所述踏板执行部2铰接，所述踏板执行部2上设置有用于采集所述制动踏板1信号的踏板传感器201；驱动部3，所述驱动部3包括电机301和控制器302，所述控制器302用于接收所述踏板传感器201的信号以驱动所述电机301转动；减速机构4，所述减速机构4分别与所述电机301的输出轴和所述踏板执行部2联动；制动机构5；所述制动机构5与所述减速机构4联动；其中当所述控制器302采集到所述踏板传感器201的信号并且所述电机301通电时，所述电机301和所述踏板执行部2能够同步驱动所述减速机构4，以使所述制动机构5行车制动；当所述电机301失电且所述制动踏板1被下压时，所述踏板执行部2能够驱动所述减速机构4，以使所述制动机构5行车制动。需要指出的是，该电机301为普通的三相交流电机301，在不通电的情况下，电机301反转正转不会造成任何不良影响。
此种电动汽车制动系统，在电机301有电的时候，在制动踏板1被踏下时，踏板执行部2触发踏板传感器201控制控制器302操控电机301转动，电机301在减速机构4的减速作用下，带动制动机构5工作；在电机301失电的时候，在制动踏板1被塔下时，踏板执行部2带动减速机构4工作，然后驱使制动机构5工作。
以电机301和减速机构4取代了传统真空助力液压制动系统的真空助力器，推动制动主缸中的活塞运动产生制动液压，从而取消了对发动机真空度的依赖。制动踏板1消除与回馈制动协调控制时对制动踏板1感觉的影响。当电控系统失效时，驾驶员依旧可以通过纯机械结构采取安全的制动需求。
在本实施例中，所述踏板执行部2包括第一缸套202、可滑动地设置在所述第一缸套202内的第一活塞203，与所述第一活塞203固定的第一推杆204和第一弹簧205；以及
所述第一弹簧205的一端与所述第一活塞203固定连接，另一端与所述减速机构4固定连接；所述第一推杆204与所述制动踏板1铰接；在所述第一缸套202的内壁设置所述踏板传感器201；其中
当所述制动踏板1被挤压时，所述第一推杆204顶推所述第一活塞203以使所述第一弹簧205被挤压并顶推所述减速机构4。
当制动踏板1被踩下时，因为第一推杆204与制动踏板1铰接，所以，第一推杆204会顺着第一缸套202向前滑动，而此时，踏板传感器201为位移传感器，会监测到踏板的位移量，从而将其传递给控制器302，在第一推杆204带动第一活塞203行进的过程中，第一弹簧205会被初步挤压，从而，第一弹簧205的另一端再挤压减速机构4，以促使制动机构5工作。
在本实施例中，所述减速机构4包括第一减速部和第二减速部；以及所述第一减速部与所述电机301的输出轴联动；所述第二减速部与所述第一减速部联动，并且一端与所述踏板执行部2固定连接，另一端与所述制动机构5固定连接，其中当所述电机301失电且所述制动踏板1被下压时，所述踏板执行部2能够驱动所述第二减速部，以使所述制动机构5行车制动。
具体的，第一减速部和第二减速部的结构是：所述第一减速部包括与所述电机301同轴固定的行星齿轮副，其中，该行星齿轮副包括内圈齿401以及三个分别与内圈齿401啮合的行星轮402和一个与三个行星轮402都啮合的太阳轮403，其中太阳轮403套定在电机301的输出轴上，而三个内圈齿401分别套定在一架杆404上，架杆404固定在行星架上，以及行星架的另一端延伸有定位杆405，该定位杆405上套定第一圆锥齿轮406即与所述行星齿轮副同轴固定的第一圆锥齿轮406；
所述第二减速部包括齿条407、与所述齿条407啮合的啮合齿408，套定所述啮合齿408的轴杆409，套定在所述轴杆409上的第二圆锥齿轮410；以及
所述第一圆锥齿轮406与所述第二圆锥齿轮410啮合，所述齿条407的一端与所述踏板执行部2固定连接，另一端与所述制动机构5固定连接。
当控制器302响应控制电机301转动的时候，电机301的输出轴同步带动太阳轮403转动，太阳轮403通过三个行星轮402以及一个内圈齿401依次出现传动，内圈齿401的转动带动行星架的转动，行星架的转动带动第一圆锥齿轮406的转动；
因为第一圆锥齿轮406与第二圆锥齿轮410啮合，那么，第二圆锥齿轮410同步出现转动，从而带动啮合齿408转动，啮合齿408与齿条407啮合，齿条407实现水平运动，从而实现制动机构5的工作。
在本实施例中，所述齿条407为变齿比斜齿齿条407。该种齿条407为齿距变化的齿条407，通过采用此种齿条407，远离制动机构5一端的齿距小，靠近制动机构5一端的齿距大。当驾驶员开始踩制动踏板1时，制动比较间接，踏板力较大，整车制动会显得迟缓；而当驾驶员继续踩制动踏板1时，制动踏板1位移行程变大后，制动就变得越来越直接了，踏板力较小，整车制动会变得更具灵敏性。由于这种齿比变化是靠纯机械方式实现的，所以该机构结构简单，可靠性较高，耐用性好。
在本实施例中，所述制动机构5包括液压控制单元508和驱动所述液压控制单元508的制动部；所述制动部包括制动缸套501和依次固定连接在所述制动缸套501内的第二弹簧502、第二活塞503、第三弹簧504和第三活塞505；以及所述第三活塞505与所述齿条407的一端固定连接；所述第二活塞503与所述制动缸套501之间的第二腔室内通过第二通油管506与所述液压控制单元508相通；所述第三活塞505与所述第二活塞503之间的第三腔室内通过第三通油管507与所述液压控制单元508相通。
所述制动缸套501的一端同轴设置有导向套筒509，所述导向套筒509内具有一复位弹簧510，所述复位弹簧510的一端套设固定在所述齿条407的前腰，另一端与所述导向套筒509的底部固定连接。
当齿条407顶推的过程中，会首先挤压复位弹簧510，同步地齿条407继续挤压第二活塞503和第二弹簧502，使第二活塞503和第三活塞505之间的液压油被注入液压控制单元508内；需要指出的是，第三活塞505上一体设置有一推头杆，该推头杆的端部具有一个推头面，复位弹簧510的一端则是固定在该推头面上。
当第三活塞505挤压第三弹簧504时，位于第三活塞505和制动缸套501底部之间的液压油被注入液压控制单元508内；完成之后，在复位弹簧510、第二弹簧502以及第三弹簧504的作用下，实现齿条407的复位。
在本实施例中，所述液压控制单元508通过制动管路515分别与左前制动器511、右前制动器512、左后制动器513和右后制动器514连通。其中，左前制动器511用于控制左前轮，右前制动器512用于控制右前轮，左后制动器513用于控制左后轮，右后制动器514用于控制右后轮。
工作过程：
一、当外部电源不断电的情况下；
当制动踏板1被踩下时，因为第一推杆204与制动踏板1铰接，所以，第一推杆204会顺着第一缸套202向前滑动，而此时，踏板传感器201为位移传感器，会监测到踏板的位移量，从而将其传递给控制器302；
当控制器302响应控制电机301转动的时候，电机301的输出轴同步带动太阳轮403转动，太阳轮403通过三个行星轮402以及一个内圈齿401依次出现传动，内圈齿401的转动带动行星架的转动，行星架的转动带动第一圆锥齿轮406的转动；
因为第一圆锥齿轮406与第二圆锥齿轮410啮合，那么，第二圆锥齿轮410同步出现转动，从而带动啮合齿408转动，啮合齿408与齿条407啮合，齿条407实现水平运动；
当齿条407顶推的过程中，会首先挤压复位弹簧510，同步地齿条407继续挤压第二活塞503和第二弹簧502，使第二活塞503和第三活塞505之间的液压油被注入液压控制单元508内；
当第三活塞505挤压第三弹簧504时，位于第三活塞505和制动缸套501底部之间的液压油被注入液压控制单元508内；完成之后，在复位弹簧510、第二弹簧502以及第三弹簧504的作用下，实现齿条407的复位；
液压油通过制动管路515依次被注入左前制动器511、右前制动器512、左后制动器513和右后制动器514，实现制动。
二、当外部电源断电时；
当制动踏板1被踩下时，因为第一推杆204与制动踏板1铰接，所以，第一推杆204会顺着第一缸套202向前滑动在第一推杆204带动第一活塞203行进的过程中，第一弹簧205会被初步挤压，从而，第一弹簧205的另一端再挤压齿条407；
当齿条407顶推的过程中，会首先挤压复位弹簧510，同步地齿条407继续挤压第二活塞503和第二弹簧502，使第二活塞503和第三活塞505之间的液压油被注入液压控制单元508内；
当第三活塞505挤压第三弹簧504时，位于第三活塞505和制动缸套501底部之间的液压油被注入液压控制单元508内；完成之后，在复位弹簧510、第二弹簧502以及第三弹簧504的作用下，实现齿条407的复位；
液压油通过制动管路515依次被注入左前制动器511、右前制动器512、左后制动器513和右后制动器514，实现制动。
需要指出的是，踏板传感器201为博世新一代PWG系列探测助力器输入杆的位移的制动踏板1行程传感器；而控制器302与踏板传感器201之间的算法为现有技术，因此此处不再累述，详情可参考申请人为清华大学，申请号为CN103010199A的专利。
综上，
1、以电机301、行星齿轮副、减速机构4取代了传统真空助力液压制动系统的真空助力器，促使制动机构5工作，从而取消了对发动机真空度的依赖；
2、行星齿轮副具有体积小、重量轻、速比大、效率高等优点。此轮系传动比在众多齿轮啮合组合中最大，从而减小对电机301功率和转速的要求；
3、变齿比斜齿齿条407的齿距是变化的，远离制动机构5一端的齿距小，靠近制动机构5一端的齿距大。当驾驶员开始踩制动踏板1时，制动比较间接，踏板力较大，整车制动会显得迟缓；而当驾驶员继续踩制动踏板1时，踏板位移行程变大后，制动就变得越来越直接了，踏板力较小，整车制动会变得更具灵敏性。由于这种齿比变化是靠纯机械方式实现的，所以该机构结构简单，可靠性较高，耐用性好；
4、当线控制动系统电控系统失效时，驾驶员依旧可以通过纯机械结构采取安全的制动需求。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种电动汽车制动系统，其特征在于，包括：
制动踏板；
踏板执行部，所述制动踏板与所述踏板执行部铰接，所述踏板执行部上设置有用于采集所述制动踏板信号的踏板传感器；
驱动部，所述驱动部包括电机和控制器，所述控制器用于接收所述踏板传感器的信号以驱动所述电机转动；
减速机构，所述减速机构分别与所述电机的输出轴和所述踏板执行部联动；
制动机构；所述制动机构与所述减速机构联动；其中
当所述控制器采集到所述踏板传感器的信号并且所述电机通电时，所述电机和所述踏板执行部能够同步驱动所述减速机构，以使所述制动机构行车制动；
当所述电机失电且所述制动踏板被下压时，所述踏板执行部能够驱动所述减速机构，以使所述制动机构行车制动。
2.如权利要求1所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述踏板执行部包括第一缸套、可滑动地设置在所述第一缸套内的第一活塞，与所述第一活塞固定的第一推杆和第一弹簧；以及
所述第一弹簧的一端与所述第一活塞固定连接，另一端与所述减速机构固定连接；
所述第一推杆与所述制动踏板铰接；
在所述第一缸套的内壁设置所述踏板传感器；
其中
当所述制动踏板被挤压时，所述第一推杆顶推所述第一活塞以使所述第一弹簧被挤压并顶推所述减速机构。
3.如权利要求1所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述减速机构包括第一减速部和第二减速部；以及
所述第一减速部与所述电机的输出轴联动；
所述第二减速部与所述第一减速部联动，并且一端与所述踏板执行部固定连接，另一端与所述制动机构固定连接，其中
当所述电机失电且所述制动踏板被下压时，所述踏板执行部能够驱动所述第二减速部，以使所述制动机构行车制动。
4.如权利要求3所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述第一减速部包括与所述电机同轴固定的行星齿轮副，与所述行星齿轮副同轴固定的第一圆锥齿轮；
所述第二减速部包括齿条、与所述齿条啮合的啮合齿，套定所述啮合齿的轴杆，套定在所述轴杆上的第二圆锥齿轮；以及
所述第一圆锥齿轮与所述第二圆锥齿轮啮合，所述齿条的一端与所述踏板执行部固定连接，另一端与所述制动机构固定连接。
5.如权利要求4所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述齿条为变齿比斜齿齿条。
6.如权利要求5所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述制动机构包括液压控制单元和驱动所述液压控制单元的制动部；
所述制动部包括制动缸套和依次固定连接在所述制动缸套内的第二弹簧、第二活塞、第三弹簧和第三活塞；以及
所述第三活塞与所述齿条的一端固定连接；
所述第二活塞与所述制动缸套之间的第二腔室内通过第二通油管与所述液压控制单元相通；
所述第三活塞与所述第二活塞之间的第三腔室内通过第三通油管与所述液压控制单元相通。
7.如权利要求6所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述制动缸套的一端同轴设置有导向套筒，所述导向套筒内具有一复位弹簧，所述复位弹簧的一端套设固定在所述齿条的前腰，另一端与所述导向套筒的底部固定连接。
8.如权利要求7所述的电动汽车制动系统，其特征在于，
所述液压控制单元通过制动管路分别与左前制动器、右前制动器、左后制动器和右后制动器连通。
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