CN113915266A - 电子机械制动装置及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子机械制动装置及新能源汽车，包括电源模块、驱动模块、控制模块、传动模块及制动模块，所述电源模块和驱动模块均与所述控制模块连接，所述传动模块包括减速机构、常开式电磁离合器、传动机构及弹性部件，所述减速机构与所述驱动模块连接，所述电磁离合器连接所述减速机构及传动机构，所述传动机构具有输入部件及输出部件，所述输出部件与所述制动模块连接，所述弹性部件与所述输出部件连接，在所述制动状态且所述驱动模块出现故障时，所述控制模块控制所述电磁离合器断电。该装置通过将弹性部件自身的弹性力转换为对输出部件的驱动力来实现汽车的制动，实现对汽车的冗余制动，其结构简单，仅需占用较小的空间，且成本较低。

Description

电子机械制动装置及新能源汽车

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种应用于新能源汽车的制动装置。

背景技术

随着智能驾驶的高速发展，汽车行业对底盘系统提出了线控化需求，其中制动系统作为汽车底盘系统中重要的一环，是保障驾驶人员安全的基础设施，现有的线控制动系统主要有电子液压制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)，电子液压制动系统采用了液压系统提供动力，具有液压部件及管道部件，容易出现液压油泄露和被腐蚀的风险；而电子机械制动系统不仅避免了上述风险，而且结构简单，维护更加方便。但是电子机械制动系统很容易出现制动失效的问题，给车辆的行驶带来了很大的安全隐患。

为了解决上述问题，现有线控制动系统技术中主要是通过增加备份制动系统来解决制动失效的问题：一是在结构方面通过增加一套制动装置来实现冗余制动，其不仅增加了机械结构，占据了较大的空间，还需要对原有制动系统进行很大的改进，存在成本过高的问题；二是在控制方面通过控制方法进行了软件层面的冗余，但是不能确保硬件、电源系统等故障导致的制动隐患。

因此，有必要提供一种新的制动系统。

发明内容

本发明提供一种新的电子机械制动装置。

本发明提供一种电子机械制动装置，具有制动状态和非制动状态，包括电源模块、驱动模块、控制模块、传动模块及制动模块，所述电源模块和驱动模块均与所述控制模块连接，所述传动模块包括减速机构、常开式电磁离合器、传动机构及弹性部件，所述减速机构与所述驱动模块连接，所述电磁离合器连接所述减速机构及传动机构，所述传动机构具有能够接收动力的输入部件及能够输出动力的输出部件，所述输出部件与所述制动模块连接，所述弹性部件与所述输出部件连接，在所述非制动状态，所述减速机构自锁且所述弹性部件产生形变；在所述制动状态且所述驱动模块出现故障时，所述控制模块控制所述电磁离合器断电，所述减速机构和所述传动机构断开动力连接，所述弹性部件恢复形变并驱动所述输出部件运动，所述输出部件驱动所述制动模块实现制动。

在制动状态时，电源模块出现故障时，电磁离合器断电分离，使减速机构和传动机构断开动力连接，利用弹性部件的弹性力驱动传动机构的输出部件运动，进而驱动制动模块实现制动。在制动状态时，且电源模块和驱动模块正常工作时，电磁离合器通电接合，使减速机构和传动机构动力连接，驱动模块和弹性部件共同制动。在非制动状态时，汽车能够正常行驶，电磁离合器能够通电接合。减速机构和传动机构动力连接是指减速机构输出的动力能够传递到传动机构。

所述电磁离合器包括主动部件及与其能够接合或分离的从动部件，所述主动部件与所述驱动模块连接，所述从动部件与所述输入部件连接。

所述传动机构是丝杠机构，所述丝杠机构的丝杠与所述从动部件固定，所述丝杠机构的丝杠螺母与所述制动模块连接。

所述弹性部件是弹簧。

所述弹簧套在所述丝杠的外周圈，所述弹簧的两端分别连接所述从动部件及丝杠螺母。

所述减速机构是蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆与所述驱动模块连接，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮与所述丝杆连接。

所述驱动模块是电机。

一种新能源汽车，包括所述的电子机械制动装置。

本发明的有益效果是：当驱动模块或电源模块出现故障时，可以通过将弹性部件自身的弹性力转换为对输出部件的驱动力来实现汽车的制动，实现对汽车的冗余制动，不仅结构简单，而且仅需占用较小的空间，且成本较低，从而能够有效提高制动装置的可靠性和汽车行驶的安全性。

附图说明

图1是本实施方式电子机械制动装置的结构框图；

图2是本实施方式电子机械制动装置的结构示意图；

图3是在非制动状态时、本实施方式的结构示意图(剖出丝杠机构，电磁离合器接合)；

图4是在制动状态时、本实施方式的结构示意图(剖出传动模块，电磁离合器分离)。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

如图1至图4所示，一种电子机械制动装置，其应用于新能源汽车。该电子机械制动装置包括电源模块5、控制模块4、驱动模块1、传动模块2及制动模块3。电源模块5能够给整个制动装置提供电源，其能够通过控制模块4向其它模块供电。控制模块4能够作为整个制动装置的主控部分。驱动模块1能够提供制动动力。传动模块2能够将驱动模块1提供的制动动力传递到制动模块3。制动模块3能够实现对汽车的制动。电源模块5与控制模块4连接。控制模块4与驱动模块1双向连接。驱动模块1和制动模块3通过传动模块2动力连接。驱动模块1能够在故障时发出故障信号，控制模块4能够接收该故障信号。

传动模块2包括能够自锁的减速机构26、常开式电磁离合器22、弹性部件23及能够驱动制动模块3进行制动的传动机构27。减速机构26与驱动模块1动力连接。电磁离合器22连接减速机构26及传动机构27，通过控制电磁离合器22的离合状态，使减速机构26与传动机构27动力连接，或者使减速机构26与传动机构27断开动力连接。传动机构27与制动模块3动力连接。

传动机构27包括位于输入端的能够接收动力输入的输入部件及位于输出端的能够输出动力的输出部件，输入部件与输出部件配合。电磁离合器22包括主动部件221及能够与主动部件221接合或分离的从动部件222，主动部件221与减速机构26动力连接，从动部件222与传动机构27的输入部件动力连接，传动机构27的输出部件与制动模块3动力连接。

电子机械制动装置具有非制动状态和制动状态，在非制动状态时，汽车能够正常行驶；在制动状态时，汽车能够减速停车。在非制动状态时，电磁离合器22通电，减速机构26自锁，且弹性部件23产生形变。在制动状态时，电磁离合器22通电，主动部件221与从动部件222接合，驱动模块1输出的制动动力通过减速机构26、主动部件221、从动部件222传递到传动机构27，传动机构27的输出部件驱动制动模块3工作，实现汽车制动。在制动状态时，当驱动模块1故障而不能正常工作时，其能够发出故障信号，控制模块4接收该故障信号后，控制电磁离合器22断电，使主动部件221和从动部件222分离，驱动模块1和传动机构27断开动力连接，弹性部件23恢复形变，利用弹性部件23的弹性力驱动输出部件运动，进而通过制动模块3制动汽车。

本实施方式中，驱动模块1可以采用现有驱动模块，如现有电机，该驱动模块能够输出制动动力。电磁离合器22可以采用现有常开式电磁离合器，其通电吸合、断电分离，吸合时，主动部件221和从动部件222接合，减速机构26和传动机构27动力连接；分离时，主动部件221和从动部件222分离，减速机构26和传动机构27断开动力连接。减速机构26可以采用现有减速机构，如现有蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构具有自锁功能，即该蜗轮蜗杆机构能够反向自锁，只能由蜗杆带动蜗轮而不能由蜗轮带动蜗杆。传动机构27可以采用现有传动机构，如现有直线传动机构，该直线传动机构能够将输入的旋转运动转换为输出的直线运动。通常的，传动机构可以采用由滚珠丝杠25和丝杠螺母24组成的丝杠机构，丝杠螺母24的转动运动被约束而只能够直线移动。丝杠机构的滚珠丝杠25可以作为接收动力输入的输入部件，丝杠机构的丝杠螺母24可以作为输出动力的输出部件。

本实施方式中，弹性部件23可以采用现有能够弹性伸缩的部件，如弹簧。该弹性部件23的一端可以固定，其另一端可以与传动机构的输出部件连接。在非制动状态时，弹性部件23产生形变，如压缩变形。在制动状态时，当电磁离合器22断电后，蜗轮蜗杆机构26和丝杠机构断开动力连接，弹性部件23恢复形变而带着丝杠螺母24运动，丝杠螺母24驱动制动模块3实现汽车制动。丝杠螺母24能够在第一方向直线移动，弹性部件23也能够沿第一方向设置，该弹性部件23能够在第一方向伸缩变形。

如图1至图4所示，电子机械制动装置应用于新能源汽车，其包括电源模块5、控制模块4、驱动模块1、传动模块2和制动模块3。电源模块5给整个制动装置供电。控制模块4与电源模块5和驱动模块1连接。驱动模块1是电机，其具有电机轴，该电机轴能够输出旋转运动。传动模块2包括有蜗杆20、蜗轮21、电磁离合器22、蝶形弹簧23、丝杠螺母24和滚珠丝杠25。蜗轮21和蜗杆20组成的减速机构26具有自锁功能，蜗杆20与电机轴固定。电磁离合器22可以采用现有的常开式电磁离合器，该电磁离合器22通电吸合、断电分离，其可以具有现有的主动部件221和从动部件222，该主动部件221可以与蜗轮21固定，该从动部件222可以与主动部件221接合或分离。丝杠螺母24和滚珠丝杠25组成现有丝杠机构27，该滚珠丝杠25可以与电磁离合器的从动部件222固定，该丝杠螺母24可以与制动模块3动力连接。弹簧23可以采用现有的蝶形弹簧，其能够产生形变和恢复形变。制动模块3可以采用现有的盘式制动器，该盘式制动器可以包含有制动盘、制动衬块、制动钳和活塞，活塞可以与丝杠螺母24相连接，利用丝杠螺母24对活塞的推力来推动制动衬块夹紧制动盘，以实现车辆的制动。

蜗轮蜗杆机构的蜗杆20与驱动模块1相连接，蜗轮21通过电磁离合器22与滚珠丝杠25相连接，蝶形弹簧23套装在滚珠丝杠25的外周圈，且该弹簧23的一端顶在电磁离合器22的从动部件222上，另一端顶在丝杠螺母24的台阶上，在非制动状态下，碟形弹簧23处于压缩形态，并具有一定的预紧力。电磁离合器22的离合状态通过控制模块4来决定。当电源模块5、驱动模块1无故障时，电磁离合器22一直处于通电状态，此时弹簧23在制动过程中弹性势能被释放起制动助力的作用，增大制动力，减小制动距离。由于蜗轮蜗杆机构26具有自锁的性能，在非制动状态时，弹簧23将不能推动丝杠螺母24进行制动，保证汽车行驶的稳定性。当驱动模块1故障时，驱动模块1将此故障信号传递到控制模块4，控制模块4对电磁离合器22进行断电致使蜗轮蜗杆机构26与丝杠机构27分开，由于丝杠机构27没有自锁功能，此时丝杠螺母24在弹簧23弹性力的作用下推动活塞进行制动，保证车辆制动正常。如图4所示，当电源模块5发生故障时，电磁离合器22直接断电致使蜗轮蜗杆机构26与丝杠机构27分开，活塞在弹簧23的作用下进行制动。

对于电磁机械制动装置，在一种应用场景中：汽车正常行驶过程中电磁离合器22一直处于通电状态，其中弹簧23套装在滚珠丝杠25上，并处于压缩状态，由于蜗轮蜗杆机构26自锁的性能，弹簧23此时不能推动丝杠螺母24移动，不能进行制动，当汽车需要制动时，通过传感器等设备将信号传递至控制模块4，控制模块4控制作为驱动模块1的电机工作，此时电机状态良好，控制模块4控制电磁离合器22的状态不变，处于通电吸合状态，电机带动蜗轮蜗杆机构26、电磁离合器22和丝杠机构27进行转动，当滚珠丝杠25转动时，丝杠螺母24向着制动盘方向进行移动，此时被压缩的蝶形弹簧23也给螺母一个推力进行助力，增大制动力，减少制动距离，降低事故发生的概率。

在另一种应用场景中：当汽车制动时，电机出现故障不能正常工作时，此时电机故障信号传到控制模块4后，控制模块4将控制电磁离合器22断电，使电磁离合器22处于分离状态，致使蜗轮蜗杆机构26与丝杠机构27分开，处于压缩状态的蝶形弹簧23将通过弹性力使丝杠螺母24移动，继而推动活塞实现汽车的制动功能，提高了制动系统的可靠性和稳定性。在车辆制动时，电源模块5出现故障不能正常工作时，电磁离合器22断电而处于分离状态，致使蜗轮蜗杆机构26与丝杠机构27分开，蝶形弹簧23通过弹力使丝杠螺母24移动，继而推动活塞实现车辆的制动功能。

对于本发明制动装置，其可以在现有制动装置上增加电磁离合器和弹性部件，即可实现冗余制动，结构简单，基本不占据空间，并且成本较低。通过利用弹性部件储能的性能实现制动，提高了制动装置中驱动模块和电源模块的容错性，确保了汽车制动的可靠性和安全性。非制动状态下，弹性部件可以压缩变形，存储有一定的弹性势能，并可以通过将自身弹性势能转化为对螺母的推力来实现汽车的制动。在制动状态时，能够通过弹性部件和驱动模块共同制动，有效降低了制动的响应时间和制动距离，提高了汽车行驶的安全性。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种电子机械制动装置，具有制动状态和非制动状态，其特征在于，包括电源模块、驱动模块、控制模块、传动模块及制动模块，所述电源模块和驱动模块均与所述控制模块连接，所述传动模块包括减速机构、常开式电磁离合器、传动机构及弹性部件，所述减速机构与所述驱动模块连接，所述电磁离合器连接所述减速机构及传动机构，所述传动机构具有能够接收动力的输入部件及能够输出动力的输出部件，所述输出部件与所述制动模块连接，所述弹性部件与所述输出部件连接，在所述非制动状态，所述减速机构自锁且所述弹性部件产生形变；在所述制动状态且所述驱动模块出现故障时，所述控制模块控制所述电磁离合器断电，所述减速机构和所述传动机构断开动力连接，所述弹性部件恢复形变并驱动所述输出部件运动，所述输出部件驱动所述制动模块实现制动。

2.根据权利要求1所述的电子机械制动装置，其特征在于，所述电磁离合器包括主动部件及与其能够接合或分离的从动部件，所述主动部件与所述驱动模块连接，所述从动部件与所述输入部件连接。

3.根据权利要求2所述的电子机械制动装置，其特征在于，所述传动机构是丝杠机构，所述丝杠机构的丝杠与所述从动部件固定，所述丝杠机构的丝杠螺母与所述制动模块连接。

4.根据权利要求3所述的电子机械制动装置，其特征在于，所述弹性部件是弹簧。

5.根据权利要求4所述的电子机械制动装置，其特征在于，所述弹簧套在所述丝杠的外周圈，所述弹簧的两端分别连接所述从动部件及丝杠螺母。

6.根据权利要求3所述的电子机械制动装置，其特征在于，所述减速机构是蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆与所述驱动模块连接，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮与所述丝杆连接。

7.根据权利要求6所述的电子机械制动装置，其特征在于，所述驱动模块是电机。

8.一种新能源汽车，其特征在于，还包括权利要求1-7中任意一项所述的电子机械制动装置。

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