CN113734117B - 用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，包括安装在新能源汽车上的固定板和踏板本体，所述踏板本体上设置有踏板连杆，所述固定板上设置有第一弹簧，所述第一弹簧设置有多个，且多个所述第一弹簧端部设置有活动板，所述活动板上设置有第一齿条，所述固定板和活动板之间设置有能源再生机构，所述第一齿条与能源再生机构相连接，此用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，以区别于现有技术，使得通过所述踏板连杆移位对活动板的挤压，带动第一齿条驱使能源再生机构实现刹车过程中的蓄电工作，通过所述功能顶块驱使制动组件移位，可实现对新能源汽车前轮的制动，并在踏板连杆移位时，通过顶杆驱使传动机构工作，实现功能顶块转动。

Description

用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车制动装置技术领域，具体为用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置。

背景技术

随着环保意识的抬头，有着低污染的混合动力及纯电动的节能车，已渐渐受到消费者的喜爱，而欲使这类节能车在减速时的动能能充分再被利用，再生制动的机制即被发展出来，再生制动亦称反馈制动，是一种使用在电动车辆上的制动技术，在制动时把车辆的动能转化及储存起来；而不是变成无用的热，再生制动在制动工况将电动机切换成交流发电机运转，利用车的惯性带动电动机转子旋转而产生反转力矩，将一部分的动能或势能转化为电能并加以储存或利用，详细的说，再生制动机制类似于汽油车的引擎刹车，当驾驶在行驶中松开加速踏板，车内的马达由于磁能转动能效应产生反电动势，而使马达有类似于引擎刹车的减速效果，反向电动势再经过变电处理，可将再生制动的动能转换成电能，进行电能回充。

目前车辆针对再生制动的刹车回充有混合控制和单踏板控制两种形式，混合控制的形式在减速时需踩刹车踏板，利用马达再生制动以及夹碟盘摩擦一起调和达到车辆减速，好处是驾驶习性与汽油车相同，但需松开加速踏板使车进入滑行，并踩刹车踏板才会执行，缺点是回充电池电量较少；单踏板控制的形式使用加速踏板来作为车辆加减速，踩下加速踏板时车辆进入加速模式，松开加速踏板进入再生制动模式，好处是回充电池电量较多，可以仅用加速踏板来驾驶车辆，而渐为主流。

为了实现再生制动，需要对制动踏板力和液压制动力进行解耦，现有的再生制动系统可以分为串联式再生制动系统和并联式再生制动系统，现有公开的串联式再生制动系统，不仅要对原有的液压回路进行改造，而且多数还要增加制动踏板模拟器，不仅增加了开发的难度和时间，而且增加了制动系统的成本，常规的并联式再生制动系统，虽然不需要对现有的制动回路进行改造和增加踏板模拟器，但是,只要踩下制动踏板就开始建立液压制动力，将车辆的制动能量消耗为热能耗散，而汽车制动时多数为小制动强度工况，尤其在城市拥堵路面更加明显，因此在小制动强度时，单独由驱动电机提供制动力，可以提高再生制动系统回收的能量。

如专利号为CN106004826B的一种用于新能源汽车再生制动的半解耦制动系统，包括储液杯、主缸、第一活塞、制动踏板、踏板顶杆、第一回位弹簧、第二活塞、液压控制单元、后轮、前轮、制动管路、第二回位弹簧、液压控制单元控制器、踏板行程传感器、恒力弹簧、整车控制器和驱动电机,制动系统结构简单，不需要对原有的制动回路做任何改动，难度小，成本低，可以提供与原有制动系统相近的踏板感觉，同时不需要增加踏板模拟器，节约了成本。

然而，我们在实际使用时发现，在小强度制动时，该系统通过踏板行程传感器与驱动电机的配合，替代了原有的液压系统制动，以减少制动过程中的热能消耗，但是，现有的踏板行程传感器与驱动电机之间通过信号传递，极易因电路问题或者外界信号干扰而影响在小强度制动时的制动效果，导致新能源汽车无法制动，进而出现车辆刮擦等交通事故，为此，我们提出用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，包括安装在新能源汽车上的固定板和踏板本体，所述踏板本体上设置有踏板连杆，所述固定板上设置有第一弹簧，所述第一弹簧设置有多个，且多个所述第一弹簧端部设置有活动板，所述活动板上设置有第一齿条，所述固定板和活动板之间设置有能源再生机构，所述第一齿条与能源再生机构相连接，以区别于现有技术，使得通过所述踏板连杆移位对活动板的挤压，带动第一齿条驱使能源再生机构实现刹车过程中的蓄电工作，通过所述功能顶块驱使制动组件移位，可实现对新能源汽车前轮的制动，并在踏板连杆移位时，通过顶杆驱使传动机构工作，实现功能顶块转动。

优选的，所述能源再生机构包括设置在固定板上的安装座，所述安装座上设置有交流发电机，所述交流发电机输出端连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条相啮合，所述固定板上还设置有用于第一齿条滑动的滑动架；

还包括有回收件，以能够将所述交流发电机产生的电能进行回收。

优选的，所述回收件包括设置在固定板上的桥式整流器，所述桥式整流器上连接有安装在新能源汽车上的蓄电池，所述桥式整流器分别与交流发电机和蓄电池通过电性连接。

优选的，所述制动组件包括多个设置在固定板上的导向架，所述导向架内均滑动设置有导向柱，多个所述导向柱上设置有楔形块，所述功能顶块与楔形块相接触，以在所述功能顶块移位时，驱使楔形块向下移位；

所述楔形块底部设置有活塞杆，所述活塞杆底部连接有安装在新能源汽车前轮上的制动器，所述固定板上设置有定位板，所述活塞杆外侧套设有第二弹簧，所述第二弹簧两端分别与楔形块和定位板相接触。

优选的，所述功能顶块底部为弧形结构，且所述功能顶块的弧形部分设置有滚轮，所述滚轮均匀设置有多个。

优选的，所述传动机构包括设置在顶杆上的圆板，所述顶杆外侧套设有第三弹簧，所述第三弹簧两端分别与圆板和活动板相固定，所述第一齿条底部设置有定位支架，所述定位支架端部设置有导向环，所述顶杆贯穿设置在导向环内；

还包括有转动组件，所述转动组件设置在竖向杆上，以通过所述顶杆驱使转动组件工作，实现功能顶块转动。

优选的，所述转动组件包括转动设置在竖向杆端部的主轴，所述功能顶块设置在主轴上，且所述主轴上还设置有第二齿轮，所述竖向杆上设置有连接杆，所述连接杆上设置有U形滑架，所述U形滑架内设置有第二齿条，所述第二齿条与第二齿轮相啮合；

所述第二齿条和顶杆之间通过转轴转动连接有偏转杆。

优选的，所述竖向杆上设置有限位板，所述功能顶块上开设有与限位板相配合的限位槽，以保证在松开制动踏板时，功能顶块能够正常复位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过所述踏板连杆移位对活动板的挤压，带动第一齿条驱使能源再生机构实现刹车过程中的蓄电工作，减小了制动过程中的热能消耗，并将制动过程中产生的能量用于电能的生产，实现了资源的再生利用。

2、本发明通过所述功能顶块驱使制动组件移位，进而完成对新能源汽车前轮的制动，避免了因电路问题或者外界信号干扰而影响在小强度制动时的制动效果，提高了车辆行驶过程中的安全性。

3、本发明在所述踏板连杆移位时，通过顶杆驱使传动机构工作，进而实现功能顶块转动，以在松开刹车时，踏板本体和踏板连杆能够与现有汽车一样正常复位，保留了原有的踏板感觉。

4、本发明中功能顶块为弧形结构，配合底部社会资源的滚轮，能够保证松开踏板本体，功能顶块能够转动收起，进而保证正常复位。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明剖去部分第一弹簧后的结构示意图；

图3为本发明图1局剖结构示意图；

图4为本发明图3局剖结构示意图；

图5为本发明图4局剖结构示意图；

图6为本发明制动组件和传动机构结构示意图；

图7为本发明传动机构局剖结构示意图；

图8为本发明图7局剖结构示意图；

图9为本发明功能顶块结构示意图；

图10为本发明交流发电机、桥式整流器和蓄电池流程框图；

图11为本发明活塞杆和制动器流程框图。

图中：1-固定板；2-踏板本体；21-踏板连杆；3-能源再生机构；31-第一弹簧；32-活动板；33-第一齿条；34-安装座；35-交流发电机；36-第一齿轮；37-滑动架；4-制动组件；41-导向架；42-导向柱；43-楔形块；44-活塞杆；45-制动器；46-定位板；47-第二弹簧；48-竖向杆；5-传动机构；51-顶杆；52-圆板；53-第三弹簧；54-定位支架；55-导向环；6-回收件；61-桥式整流器；62-蓄电池；7-转动组件；71-主轴；72-第二齿轮；73-连接杆；74-U形滑架；75-第二齿条；76-偏转杆；77-限位板；78-限位槽；8-功能顶块；81-滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，包括安装在新能源汽车上的固定板1和踏板本体2，踏板本体2上设置有踏板连杆21，固定板1设置在新能源汽车前轮的挡板内，并通过螺栓或者焊接等方式与车架固接，其形状也可根据车型作出相应调节，以保证不影响车内其他部件正常工作，进而方便能源再生机构3和传动机构5等正常使用，且踏板本体2上也连接有对比文件中的恒力弹簧，以保证踏板本体2的正常复位，同时，本方案也采用对比文件中的后轮制动和液压控制的相关结构，在此不多做赘述；

如图1和图5所示：

踏板连杆21和顶杆51相对侧均设置有抵接板，以保证踏板连杆21移位时，能够先与顶杆51接触，

如图2和图3所示：

能源再生机构3包括第一弹簧31、活动板32、第一齿条33、安装座34、交流发电机35、第一齿轮36和两个用于第一齿条33滑动的滑动架37；

固定板1上设置有第一弹簧31，第一弹簧31设置有多个，且多个第一弹簧31端部设置有活动板32，活动板32上设置有第一齿条33，固定板1和活动板32之间设置有能源再生机构3，第一齿条33与能源再生机构3相连接，能源再生机构3包括设置在固定板1上的安装座34，安装座34上设置有交流发电机35，交流发电机35输出端连接有第一齿轮36，第一齿轮36与第一齿条33相啮合，固定板1上还设置有用于第一齿条33滑动的滑动架37；

如图1所示：

现关于活动板32作进一步说明，活动板32一侧与第一弹簧31和第一齿条33固接，另一侧与踏板连杆21相接触，以使得活动板32能够正常移位，进而实现制动过程中的能源再生，而且，活动板32形状也可根据车型作出相应调节，以保证不影响车内其他部件正常工作；

另外，活动板32四周还可设置有导向滑块，图中未展示，使得活动板32能够在车架上滑动，以增加活动板32移位过程的稳定性。

还包括有回收件6，回收件6包括设置在固定板1上的桥式整流器61，桥式整流器61上连接有安装在新能源汽车上的蓄电池62，桥式整流器61分别与交流发电机35和蓄电池62通过电性连接。

对桥式整流器61做进一步说明，桥式整流器61品种多∶有扁形、圆形、方形、板凳形(分直插与贴片两种等，有GPP与O/J结构之分，最大整流电流从0.5A到100A，最高反向峰值电压从50V到1600V，半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起，用两个半桥可组成一个桥式整流电路，一个半桥也可以组成变压器带中心抽头的全波整流电路，选择整流桥要考虑整流电路和工作电压，整流桥堆—般用在全波整流电路中，它又分为全桥与半桥，全桥是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为—体构成的，其主要作用如下：

一、将交流交流发电机35产生的交流电变为直流电，以实现向用电设备供电和向蓄电池62充电;

二、限制蓄电池62电流倒流回交流发电机35，保护交流发电机35不被逆电流烧坏。。

本方案中桥式整流器61型号采用MDS100-16 TYW18，但不局限与该型号，也可采用其他型号，符合新能源汽车蓄电池62等电器部件需求即可，以将交流发电机35所产生的电能通过交流电的方式充入蓄电池62，然后在通过蓄电池62传递给车内其他部件使用。

如图4、图5和图11所示：

制动组件4包括用于楔形块43定向移位的导向架41及导向柱42、楔形块43、活塞杆44、通过活塞杆44实现控制的制动器45、定位板46和第二弹簧47；

第一齿条33底部设置有竖向杆48，竖向杆48底部设置有功能顶块8，固定板1上设置有制动组件4，制动组件4包括多个设置在固定板1上的导向架41，导向架41内均滑动设置有导向柱42，多个导向柱42上设置有楔形块43，功能顶块8与楔形块43相接触，以在功能顶块8移位时，驱使楔形块43向下移位；

楔形块43底部设置有活塞杆44，活塞杆44底部连接有安装在新能源汽车前轮上的制动器45，固定板1上设置有定位板46，活塞杆44外侧套设有第二弹簧47，第二弹簧47两端分别与楔形块43和定位板46相接触；

本方案中所涉及到的制动器45均为新能源汽车前轮所用制动器45，且该制动器45可采用鼓式制动器45或者盘式制动器45等液压控制的制动器45，活塞杆44即可与制动器45内的液压单元相链接，以控制液压油缸进行工作，进而保证制动效果。

功能顶块8底部为弧形结构，且功能顶块8的弧形部分设置有滚轮81，滚轮81均匀设置有多个。

如图6所示：

传动机构5包括顶杆51、圆板52、第三弹簧53、定位支架54、导向环55和转动组件7，再参考图7、图8和图9所示：转动组件7包括主轴71、通过主轴71转动设置在竖向杆48上的第二齿轮72、连接杆73、U形滑架74、滑动设置在U形滑架74内的第二齿条75、偏转杆76、限位板77、限位槽78。

功能顶块8转动设置在竖向杆48上，活动板32上还活动设置有顶杆51，功能顶块8和顶杆51之间设置有传动机构5，顶杆51与踏板连杆21相接触，传动机构5包括设置在顶杆51上的圆板52，顶杆51外侧套设有第三弹簧53，第三弹簧53两端分别与圆板52和活动板32相固定，第一齿条33底部设置有定位支架54，定位支架54端部设置有导向环55，顶杆51贯穿设置在导向环55内；

还包括有设置在竖向杆48上的转动组件7，转动组件7包括转动设置在竖向杆48端部的主轴71，功能顶块8设置在主轴71上，且主轴71上还设置有第二齿轮72，竖向杆48上设置有连接杆73，连接杆73上设置有U形滑架74，U形滑架74内设置有第二齿条75，第二齿条75与第二齿轮72相啮合；

如图6和图7所示：

关于U形滑架74作进一步说明，U形滑架74内活动设置有第二齿条75，U形滑架74的形状设置为U形结构，起到限制第二齿条75移位距离的作用，以避免第二齿条75过度移动而使得第二齿条75与第二齿轮72脱离啮合，保证第二齿条75与第二齿轮72使用效果。

第二齿条75和顶杆51之间通过转轴转动连接有偏转杆76。

竖向杆48上设置有限位板77，功能顶块8上开设有与限位板77相配合的限位槽78，以保证在松开制动踏板时，功能顶块8能够正常复位。

驾驶员在城市道路上进行小强度制动时，驾驶员踩下踏板本体2即可驱使踏板连杆21移位，踏板连杆21移位时，先与顶杆51接触，因第三弹簧53的弹力远小于第一弹簧31的弹力，即可在活动板32几乎不产生位移的情况下，优先推动顶杆51，使得滑动在导向环55内的顶杆51带动端部的偏转杆76转动，进而带动第二齿条75向下移位，第二齿条75带动与之啮合的第二齿轮72转动，进而通过主轴71带动功能顶块8同步转动，并在踏板连杆21与活动接触时，使得功能顶块8的弧形部分处于竖直位置，此时功能顶块8与楔形块43也开始接触，此部分楔形块43所需转动角度较小，顶杆51位移较小，因此踩踏踏板本体2的位移也较小；

然后继续踩踏踏板本体2，可使得踏板连杆21继续向前移位，此时活动板32开始正常移位，使得第一齿条33移位，且在移位过程中，第一齿条33带动第一齿轮36工作，进而带动交流发电机35转动，同时，压缩第一弹簧31，通过桥式整流器61将电能送入蓄电池62，以将刹车过程中的所产生的能量转化为电能；

同时，功能顶块8移位时，会向下挤压楔形块43，进而在导向架41和导向柱42的导向作用下，使得楔形块43和活塞杆44向下移位，活塞杆44在移位过程中，通过控制制动器45内部的液压单元，进而实现对新能源汽车前轮的制动工作。

在松开踏板本体2时，踏板本体2和踏板连杆21会在恒力弹簧的作用下复位，而活动板32连同第一齿条33也会在第一弹簧31的作用下复位，复位过程中，第一齿条33会带动第一齿轮36反转，进而带动交流发电机35反向转动，通过桥式整流器61将电能送入蓄电池62；

同时，复位时，第一弹簧31驱使活动板32反向移位，且在移位过程中，第三弹簧53驱使顶杆51复位，进而在第二齿条75的作用下，驱使第二齿轮72反向转动，配合弧形结构和设置在该位置的滚轮81，能够使得功能顶块8反向转动，而功能顶块8转动过后，会使得活动板32的复位更加流畅，提高踏板本体2的踏板感觉。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，包括安装在新能源汽车上的固定板（1）和踏板本体（2），所述踏板本体（2）上设置有踏板连杆（21），

其特征在于：所述固定板（1）上设置有第一弹簧（31），所述第一弹簧（31）设置有多个，且多个所述第一弹簧（31）端部设置有活动板（32），所述活动板（32）上设置有第一齿条（33），所述固定板（1）和活动板（32）之间设置有能源再生机构（3），所述第一齿条（33）与能源再生机构（3）相连接，通过所述踏板连杆（21）移位对活动板（32）的挤压，带动第一齿条（33）驱使能源再生机构（3）实现刹车过程中的蓄电工作；

所述第一齿条（33）底部设置有竖向杆（48），所述竖向杆（48）底部设置有功能顶块（8），所述固定板（1）上设置有制动组件（4），通过所述功能顶块（8）驱使制动组件（4）移位，进而完成对新能源汽车前轮的制动；

所述功能顶块（8）转动设置在竖向杆（48）上，所述活动板（32）上还活动设置有顶杆（51），所述功能顶块（8）和顶杆（51）之间设置有传动机构（5），所述顶杆（51）与踏板连杆（21）相接触，以在所述踏板连杆（21）移位时，通过顶杆（51）驱使传动机构（5）工作，进而实现功能顶块（8）转动；

所述制动组件（4）包括多个设置在固定板（1）上的导向架（41），所述导向架（41）内均滑动设置有导向柱（42），多个所述导向柱（42）上设置有楔形块（43），所述功能顶块（8）与楔形块（43）相接触，以在所述功能顶块（8）移位时，驱使楔形块（43）向下移位；

所述楔形块（43）底部设置有活塞杆（44），所述活塞杆（44）底部连接有安装在新能源汽车前轮上的制动器（45），所述固定板（1）上设置有定位板（46），所述活塞杆（44）外侧套设有第二弹簧（47），所述第二弹簧（47）两端分别与楔形块（43）和定位板（46）相接触；

所述传动机构（5）包括设置在顶杆（51）上的圆板（52），所述顶杆（51）外侧套设有第三弹簧（53），所述第三弹簧（53）两端分别与圆板（52）和活动板（32）相固定，所述第一齿条（33）底部设置有定位支架（54），所述定位支架（54）端部设置有导向环（55），所述顶杆（51）贯穿设置在导向环（55）内；

还包括有转动组件（7），所述转动组件（7）设置在竖向杆（48）上，以通过所述顶杆（51）驱使转动组件（7）工作，实现功能顶块（8）转动。

2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，其特征在于：所述能源再生机构（3）包括设置在固定板（1）上的安装座（34），所述安装座（34）上设置有交流发电机（35），所述交流发电机（35）输出端连接有第一齿轮（36），所述第一齿轮（36）与第一齿条（33）相啮合，所述固定板（1）上还设置有用于第一齿条（33）滑动的滑动架（37）；

还包括有回收件（6），以能够将所述交流发电机（35）产生的电能进行回收。

3.根据权利要求2所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，其特征在于：所述回收件（6）包括设置在固定板（1）上的桥式整流器（61），所述桥式整流器（61）上连接有安装在新能源汽车上的蓄电池（62），所述桥式整流器（61）分别与交流发电机（35）和蓄电池（62）通过电性连接。

4.根据权利要求1所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，其特征在于：所述功能顶块（8）底部为弧形结构，且所述功能顶块（8）的弧形部分设置有滚轮（81），所述滚轮（81）均匀设置有多个。

5.根据权利要求1所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，其特征在于：所述转动组件（7）包括转动设置在竖向杆（48）端部的主轴（71），所述功能顶块（8）设置在主轴（71）上，且所述主轴（71）上还设置有第二齿轮（72），所述竖向杆（48）上设置有连接杆（73），所述连接杆（73）上设置有U形滑架（74），所述U形滑架（74）内设置有第二齿条（75），所述第二齿条（75）与第二齿轮（72）相啮合；

所述第二齿条（75）和顶杆（51）之间通过转轴转动连接有偏转杆（76）。

6.根据权利要求5所述的用于新能源汽车再生制动的半解耦制动装置，其特征在于：所述竖向杆（48）上设置有限位板（77），所述功能顶块（8）上开设有与限位板（77）相配合的限位槽（78），以保证在松开制动踏板时，功能顶块（8）能够正常复位。

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