CN111907498A - 一种智能检测复合制动末端执行装置及其制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能检测复合制动末端执行装置，包括电子液压制动系统、电磁制动系统和控制系统组成；控制系统根据满负荷下电磁制动系统的制动距离、以及满负荷下电子液压制动系统的制动距离，对制动力矩进行分配，通过电子液压制动和电磁制动交替控制。即具有电磁制动系统反应平稳、快速、安全且绿色环保，而且磁场强度可控可变，又复合了传统液压制动可产生大制动力矩的优点，同时本装置结构紧凑，布置方便，能分担制动负荷降低摩擦副磨损。

Description

一种智能检测复合制动末端执行装置及其制动方法

技术领域

本发明涉及汽车制动系统，具体涉及一种电动汽车智能复合制动末端执行装置，将液压制动和电磁制动两种方式结合起来形成一个结构紧凑的智能复合制动装置，同时公开了其制动的方法。

背景技术

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车的综合性能，其中末端制动装置更是汽车制动系统的重中之重。虽然单一传统液压式、气压式制动系统都能够满足现有制动需求，但存在需要依靠真空助力装置、车辆制动响应速度较慢等不足之处。传统的摩擦制动还存在不稳定性，比如下雨天刹车打滑等。

目前几乎大部分相关电磁制动专利的复合制动装置都是采用电磁制动和摩擦制动相结合的思路或者仅仅靠电磁吸引产生摩擦制动力矩，其中复合制动的摩擦制动还是依靠磁性物质的吸引，它所提供的制动力矩很小。已授权的实用新型专利(CN207311399)，采用空气制动和电磁制动相结合，然而其空气制动系统安装空间需要很大，结构简单，工作压力低。

发明内容

为解决现有技术中的复合制动系统比较复杂，安全性差的缺陷，本发明提供了一种智能检测复合制动末端执行装置，具体技术方案如下：

一种智能检测复合制动末端执行装置及其制动方法，包括电子液压制动系统、电磁制动系统和控制系统组成；通常在电动汽车的四轮之内，轮轴之上进行安装。

所述电子液压制动系统包括车轴、气缸、进油口、排油口和第一制动盘；

车轴设置在气缸中间的车轴通道内，与车轴通道过盈配合，气缸上开设有与液压泵密封连接的进油口和排油口；

活塞末端车轴上设置有第一制动盘；活塞和气缸之间安装密封圈防止漏气；

所述电磁制动系统包括第二制动盘、金属环、金属棒、励磁线圈、圆柱形金属块、电能收集器和金属传递扭矩机构；

第二制动盘也固定在车轴上，金属环铆接在车轴上，金属环与之间设置有绝缘层；金属环上焊接有金属传递扭矩机构，圆柱形金属块为两块，上下平行设置在装置外部壳体上，圆柱形金属块上均设置有励磁线圈，且两个励磁线圈缠绕的方向一致；圆柱形金属块上还设置有电能收集器；所述金属传递扭矩机构为圆柱形金属柱体，上细下粗，其上端与金属棒加工在一起，并保持相切，金属传递扭矩机构下端与金属环相切。

第二制动盘通过螺栓和车轴连接，车轴之间设置有辅板。

控制系统包括汽车的ECU和传感器，当驾驶员踩下制动踏板时，ECU接收传感器的信号，根据满负荷下电磁制动系统的制动距离、以及满负荷下电子液压制动系统的制动距离，对制动力矩进行分配，通过电子液压制动和电磁制动交替控制。

活塞和气缸之间安装密封圈防止漏气。

控制系统的传感器主要包括安装在汽车前端的距离传感器，用于检测前方异物与汽车前端距离；汽车自带的速度传感器，用于检测汽车的速度；以及安装在第二制动盘上的距离传感器，用于检测第二制动盘和第一制动盘之间的距离，从而判断摩擦片是否失效，需要更换。

一种智能检测复合制动末端执行装置的执行方法，

当驾驶员踩下制动踏板时，ECU接收各种传感器的信号，并判断出摩擦片制动盘之间的距离，当大于安全值E时，控制系统将会发出警报，并提醒驾驶员更换摩擦片，同时ECU向电磁制动系统发出指令，励磁线圈通电，进入电磁制动模式；

接着ECU不断的收到距离传感器以及速度传感器信号，并做出判断，当判断出距离障碍物距离小于C，并同时判断出汽车速度大于D时，此时励磁线圈的电流达到最大，所提高的安培力不足以让汽车在安全距离下停车，ECU向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，摩擦片与第一制动盘发生摩擦，电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离，其中距离C是汽车速度D下满负荷的电磁制动的距离，否则汽车将会一直处于电磁制动的状态下；

当制动盘之间的距离小于安全值E，ECU将会继续判断距离障碍物的距离，当距离小于A时，此时电磁制动不足以让汽车安全距离制动时，ECU将向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，制动系统将会进入电子液压制动模式，同时还将判断车速，当汽车速度大于B时，ECU将向电磁制动系统发出指令，励磁线圈通电，电磁制动加入到制动过程中来，以此来确保汽车可以在安全距离下停下，否则将只采用电子液压制动，其中距离A是汽车速度B下满负荷的电子液压制动的制动距离；当距离大于A时，制动系统将会进入电磁制动模式，ECU不断的收到到距离传感器以及速度传感器信号，并做出判断，当判断出距离障碍物距离小于C，并同时判断出汽车速度大于D时，此时励磁线圈的电流达到最大，所提高的安培力不足以让汽车在安全距离下停车，ECU向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离。

该装置实行智能化分级制动措施，电磁制动优先制动，在电磁优先制动时给人带来更舒适的感觉，同时大大缩短制动响应时间，提高行驶的安全性。电子液压制动可以实现大制动扭矩的输出来使得车辆进一步减速停止。当汽车制动时，电磁制动通过励磁线圈通电产生磁场，再由车轴带动金属棒作切割磁感线运动，从而产生的扭矩反过来阻碍车轴的转动，以此达到制动效果。液压制动通过活塞的左右移动对制动盘产生足够的压力从而达到制动效果，辅板的主要作用是承受液压制动时活塞移动而产生的作用力。

本发明的制动系统包括四种制动模式，电子液压制动模式，电磁制动模式，电子液压补偿电磁制动模式，电磁制动补偿电子液压制动模式。当制动系统处于电子液压补偿电磁制动模式下，默认电磁制动处于满负荷工作状态下，制动踏板的行程决定了电子液压制动力大小；当制动系统处于电磁制动补偿电子液压制动模式下，默认电子液压制动处于满负荷工作状态下，制动踏板的行程决定了电磁制动力。其他两种工作模式，制动力的大小由制动踏板的行程所决定。

本发明提供的智能复合制动末端执行装置复合了电子液压制动系统和电磁制动系统，电磁制动系统反应平稳、快速、安全且绿色环保，而且磁场强度可控可变，又复合了传统液压制动可产生大制动力矩的优点，同时本装置结构紧凑，布置方便，能分担制动负荷降低摩擦副磨损等优点；

一、本发明根据满负荷下电涡流制动系统的制动距离、以及满负荷下电子液压制动系统的制动距离，对制动力矩进行分配，电子液压制动和电磁制动交替使用实现制动效率最高或能耗最低；

二、本发明通过在装置中加装距离传感器，检测出电子液压制动系统出现安全隐患，此时便会提醒驾驶员更换摩擦片，与此同时电磁制动系统代替电子液压制动，一定程度上保障行车的安全。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是电子液压制动系统的结构示意图；

图3是电磁制动系统的结构示意图；

图4是本发明的制动方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示一种智能检测复合制动末端执行装置，包括电子液压制动系统、电磁制动系统和控制系统组成；

如图2所示所述电子液压制动系统包括车轴1、气缸9、进油口2、活塞3、排油口4、密封圈5和第一制动盘7；

车轴1设置上下两个气缸9中间的车轴通道内，与车轴通道过盈配合，气缸上开设有与液压泵密封连接的进油口2和排油口4，；

活塞3和气缸之间安装密封圈5防止漏气；

活塞3末端的车轴上设置有第一制动盘7

上下两个气缸9呈半圆形，两个半圆形液压缸可单独控制第一制动盘，也可一起控制第一制动盘；

如图3所示：所述电磁制动系统包括第二制动盘8、金属环14、金属棒16、励磁线圈17、圆柱形金属块18、电能收集器19和金属传递扭矩机构10；

第二制动盘8固定在车轴上，第二制动盘8与车轴1之间设置有辅板13，第二制动盘8通常通过螺栓和车轴1连接，如果作用力太大，螺栓断裂，会造成安全问题，辅板的作用简单的来说，就相当于加强筋的作用。辅板的主要作用是承受液压制动时活塞移动而产生的作用力。

圆柱形金属块18为两块，上下平行设置在装置外部壳体上，圆柱形金属块18上均设置有励磁线圈17，且两个励磁线圈17缠绕的方向一致；

金属环14铆接在车轴1上，金属环14与之间设置有绝缘层；金属环14的个数为两个，金属环14上焊接有金属传递扭矩机构10，金属传递扭矩机构10为圆柱形金属柱体，上细下粗，其上端与金属棒16加工在一起，并保持相切，下端与金属环14相切；可以保证相关机构都具有足够的强度和刚度来传递力的作用。

当电磁制动部分工作时，励磁线圈通电产生磁场，车轴通过金属环和扭矩传递机构带动金属棒作切割磁感线运动，同时其受到安培力的阻碍，根据左手定则判断，安培力方向总是沿着金属棒运动方向的切线方向相反。这样，由上下安培力就会构成一个阻碍扭矩，通过扭矩传递机构作用于金属环上，从而达到阻碍车轴转动的目的。此外还在制动盘靠近车轴的地方，加装了距离传感器，来检测液压制动系统中的摩擦片与此制动盘之间的距离，从而来判断摩擦片的厚度，以此为依据判断电子液压制动系统是否处于安全工作状态。另外，由于是闭合回路，金属棒切割磁感线运动过程中会产生电能，可通过电能收集器来收集，当制动盘上的摩擦片因长期磨损而失效时，控制器接收到刹车的信号，将直接采用电磁制动。

如图4所示：控制系统包括汽车的ECU和传感器，传感器主要有安装在汽车前端的距离传感器，用于检测前方异物与汽车前端距离；汽车自带的速度传感器，用于检测汽车的速度；以及安装在第二制动盘上的距离传感器15，用于检测第二制动盘8和第一制动盘7之间的距离，从而判断摩擦片是否失效，需要更换。

当驾驶员踩下制动踏板时，ECU接收各种传感器的信号，并判断出摩擦片制动盘之间的距离，当大于安全值E时，控制系统将会发出警报，并提醒驾驶员更换摩擦片，同时ECU向电磁制动系统发出指令，励磁线圈通电，进入电磁制动模式，以此来节省制动反馈时间，提高制动效率，增加行车安全性；

接着ECU不断的收到到距离传感器以及速度传感器信号，并做出判断，当判断出距离障碍物距离小于C，并同时判断出汽车速度大于D时，此时励磁线圈的电流达到最大，所提高的安培力不足以让汽车在安全距离下停车，ECU向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，液压泵向进油口注入液压油，同时活塞右侧腔内的液压油通过排油口4流回到的油箱中，活塞向右运动，摩擦片与第一制动盘发生摩擦，电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离，其中距离C是汽车速度D下满负荷的电磁制动的距离，否则汽车将会一直处于电磁制动的状态下，这样可以减少制动时能量的消化，与此同时还能够尽可能的回收电磁制动所产生的能量。

当制动盘之间的距离小于安全值E，ECU将会继续判断距离障碍物的距离，当距离小于A时，此时电磁制动不足以让汽车安全距离制动时，ECU将向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，制动系统将会进入电子液压制动模式，同时还将判断车速，当汽车速度大于B时，ECU将向电磁制动系统发出指令，励磁线圈通电，电磁制动加入到制动过程中来，以此来确保汽车可以在安全距离下停下，否则将只采用电子液压制动，其中距离A是汽车速度B下满负荷的电子液压制动的制动距离；当距离大于A时，制动系统将会进入电磁制动模式，ECU不断的收到到距离传感器以及速度传感器信号，并做出判断，当判断出距离障碍物距离小于C，并同时判断出汽车速度大于D时，此时励磁线圈的电流达到最大，所提高的安培力不足以让汽车在安全距离下停车，ECU向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，液压泵向进油口注入液压油，同时活塞右侧腔内的液压油通过排油口流回到的油箱中，活塞向右运动，摩擦片与制动盘发生摩擦，电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离，其中距离C是汽车速度D下满负荷的电磁制动的距离电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离。

规定要求距离A大于距离C，由于距离A是距离A是汽车速度B下满负荷的电子液压制动的制动距离，距离C是汽车速度D下满负荷的电磁制动的距离，一般的话，相同速度下，电子液压制动距离远小于电磁制动，所以速度D小于速度B。

当液压制动装置工作时，液压泵将压缩空气从左侧进油口2压入气缸，同时液压泵将活塞3右侧气油室的液压油通过排油口4抽出，导致活塞3两侧产生压力差，活塞3左侧压力强度较大，推动活塞3向右移动，从而增大摩擦片6和制动盘7之间的压力，降低车轴1的转速，从而达到制动效果。

另外，图示中的两个液压缸是单独控制的，可以独自工作。

对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能检测复合制动末端执行装置，其特征在于，包括电子液压制动系统、电磁制动系统和控制系统组成；

所述电子液压制动系统包括车轴、气缸、进油口、排油口和第一制动盘；

车轴设置在气缸中间的车轴通道内，与车轴通道过盈配合，气缸上开设有与液压泵密封连接的进油口和排油口；活塞末端车轴上设置有第一制动盘；

所述电磁制动系统包括第二制动盘、金属环、金属棒、励磁线圈、圆柱形金属块、电能收集器和金属传递扭矩机构；

第二制动盘也固定在车轴上，金属环铆接在车轴上，金属环与之间设置有绝缘层；金属环上焊接有金属传递扭矩机构，圆柱形金属块为两块，上下平行设置在装置外部壳体上，圆柱形金属块上均设置有励磁线圈，且两个励磁线圈缠绕的方向一致；圆柱形金属块上还设置有电能收集器；

控制系统包括汽车的ECU和传感器，当驾驶员踩下制动踏板时，ECU接收传感器的信号，根据满负荷下电磁制动系统的制动距离、以及满负荷下电子液压制动系统的制动距离，对制动力矩进行分配，通过电子液压制动和电磁制动交替控制。

2.如权利要求1所述的智能检测复合制动末端执行装置，其特征在于，活塞3和气缸之间安装密封圈5防止漏气。

3.如权利要求1所述的智能检测复合制动末端执行装置，其特征在于，第二制动盘通过螺栓和车轴连接，车轴之间设置有辅板。

4.如权利要求1所述的智能检测复合制动末端执行装置，其特征在于，所述金属传递扭矩机构为圆柱形金属柱体，上细下粗，其上端与金属棒加工在一起，并保持相切，金属传递扭矩机构下端与金属环相切。

5.如权利要求1或4所述的智能检测复合制动末端执行装置，其特征在于，控制系统的传感器主要包括安装在汽车前端的距离传感器，用于检测前方异物与汽车前端距离；汽车自带的速度传感器，用于检测汽车的速度；以及安装在第二制动盘上的距离传感器，用于检测第二制动盘和第一制动盘之间的距离，从而判断摩擦片是否失效，需要更换。

6.一种智能检测复合制动末端执行装置的执行方法，其特征在于，

当驾驶员踩下制动踏板时，ECU接收各种传感器的信号，并判断出摩擦片制动盘之间的距离，当大于安全值E时，控制系统将会发出警报，并提醒驾驶员更换摩擦片，同时ECU向电磁制动系统发出指令，励磁线圈通电，进入电磁制动模式；

接着ECU不断的收到距离传感器以及速度传感器信号，并做出判断，当判断出距离障碍物距离小于C，并同时判断出汽车速度大于D时，此时励磁线圈的电流达到最大，所提高的安培力不足以让汽车在安全距离下停车，ECU向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，摩擦片与第一制动盘发生摩擦，电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离，其中距离C是汽车速度D下满负荷的电磁制动的距离，否则汽车将会一直处于电磁制动的状态下；

当制动盘之间的距离小于安全值E，ECU将会继续判断距离障碍物的距离，当距离小于A时，此时电磁制动不足以让汽车安全距离制动时，ECU将向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，制动系统将会进入电子液压制动模式，同时还将判断车速，当汽车速度大于B时，ECU将向电磁制动系统发出指令，励磁线圈通电，电磁制动加入到制动过程中来，以此来确保汽车可以在安全距离下停下，否则将只采用电子液压制动，其中距离A是汽车速度B下满负荷的电子液压制动的制动距离；当距离大于A时，制动系统将会进入电磁制动模式，ECU不断的收到到距离传感器以及速度传感器信号，并做出判断，当判断出距离障碍物距离小于C，并同时判断出汽车速度大于D时，此时励磁线圈的电流达到最大，所提高的安培力不足以让汽车在安全距离下停车，ECU向电子液压制动系统发出指令，液压缸开始工作，电子液压制动将会补偿电磁制作，来提供更大的制动力，缩短制动距离。

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