本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車(chē)用線控制動(dòng)單元，屬于新能源電動(dòng)車(chē)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展方興未艾，制動(dòng)系統(tǒng)作為保障整車(chē)安全性能的主要系統(tǒng)在電動(dòng)車(chē)上仍然必不可少。目前電動(dòng)汽車(chē)上仍然使用液壓制動(dòng)器，需要電能多次轉(zhuǎn)換和傳遞才能實(shí)現(xiàn)整車(chē)制動(dòng)，能源利用效率不高且有制動(dòng)液泄露的潛在危險(xiǎn)；因此亟需發(fā)展能夠與電動(dòng)車(chē)相匹配的新型制動(dòng)系統(tǒng)。

在當(dāng)前大力發(fā)展和推廣電動(dòng)汽車(chē)的背景下，制動(dòng)系統(tǒng)正逐步向線控系統(tǒng)(Brake-by-Wire，BBW)發(fā)展，其中以電子機(jī)械制動(dòng)(Electro-Mechanical Brake，EMB)為代表。

EMB的每個(gè)制動(dòng)單元都由獨(dú)立電機(jī)提供動(dòng)力，能大大提高整車(chē)制動(dòng)力控制的靈活性：但是如發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枮?00910146800.3)名稱(chēng)為：“一種汽車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)中電子制動(dòng)器的傳動(dòng)裝置”公開(kāi)的電子機(jī)械制動(dòng)類(lèi)似，目前開(kāi)發(fā)出的EMB無(wú)一例外都使用旋轉(zhuǎn)電機(jī)提供動(dòng)力，此類(lèi)裝置必須先利用齒輪減速機(jī)構(gòu)放大轉(zhuǎn)矩，再利用滾阻絲桿機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為軸向力后才能為車(chē)輪提供制動(dòng)力。

因此EMB同時(shí)需要“轉(zhuǎn)矩―力”轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和“增扭”機(jī)構(gòu)，不僅使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積和質(zhì)量增加，也使制動(dòng)力調(diào)控難度增加，實(shí)際應(yīng)用較為困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種電動(dòng)車(chē)用線控制動(dòng)單元，其無(wú)需液壓泵或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、能夠減少電動(dòng)車(chē)制動(dòng)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)的直接制動(dòng)、進(jìn)而提高電動(dòng)車(chē)制動(dòng)性能。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：一種電動(dòng)車(chē)用線控制動(dòng)單元，它包括：對(duì)稱(chēng)分布在制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的左摩擦襯片、右摩擦襯片；所述左摩擦襯片與制動(dòng)卡鉗相連接，所述右摩擦襯片與受力壓板緊密貼合；

它還包括電磁直線執(zhí)行器及杠桿放大機(jī)構(gòu)；所述的電磁直線執(zhí)行器由外部機(jī)體、永磁體、可沿機(jī)體軸線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)線圈、銷(xiāo)和軸共同構(gòu)成；所述機(jī)體與制動(dòng)卡鉗連為一體，永磁體排列在機(jī)體內(nèi)壁上，所述運(yùn)動(dòng)線圈利用銷(xiāo)(4)與軸連接，軸利用鉸鏈與杠桿放大機(jī)構(gòu)的中心動(dòng)力點(diǎn)連接；

其中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)線圈通電后向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)線圈所受電磁力通過(guò)杠桿放大機(jī)構(gòu)放大后作用在阻力點(diǎn)處向受力壓板施加放大后的作用力，受力壓板推動(dòng)左摩擦襯片壓緊制動(dòng)盤(pán)提供可控的制動(dòng)力。

所述的杠桿放大機(jī)構(gòu)包括兩組對(duì)稱(chēng)分布于軸線兩側(cè)的杠桿；所述杠桿利用連接軸與卡鉗相連并可繞連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)；杠桿利用鉸鏈與軸相連；

杠桿與受力壓板在阻力點(diǎn)處接觸，作用在鉸鏈處的電磁力被杠桿放大后作用在阻力點(diǎn)處。

所述的電磁直線執(zhí)行器為伺服直線電機(jī)其作為驅(qū)動(dòng)裝置。

所述的制動(dòng)卡鉗夾緊力與電磁直線執(zhí)行器作用力的關(guān)系式：F_b/F_e＝L/l,式中F_b和F_e分別為卡鉗夾緊力和電磁力，L和l分別為杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂。

所述的運(yùn)動(dòng)線圈為可沿著機(jī)體軸線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)圈或動(dòng)鐵。

所述的永磁體為Halbach排列的永磁體。

所述的軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通過(guò)電流的方向和大小控制。

本發(fā)明的工作原理如下：

制動(dòng)時(shí)線圈通電向左運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)中線圈所受電磁力被杠桿機(jī)構(gòu)放大后在阻力點(diǎn)處向受力壓板施加放大后的作用力，受力壓板推動(dòng)摩擦襯片壓緊制動(dòng)盤(pán)提供制動(dòng)力；制動(dòng)過(guò)程結(jié)束后，給電磁直線執(zhí)行器施加方向相反的電流，線圈向右運(yùn)動(dòng)回到初始位置，杠桿、受力壓板和摩擦襯片同時(shí)回到初始位置。

與現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，直線執(zhí)行器提供沿其軸線的力而非轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)單元不需要類(lèi)似EMB中“轉(zhuǎn)矩-力”的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，整個(gè)制動(dòng)單元結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單；

第二，通過(guò)控制電磁直線執(zhí)行器電流直接控制制動(dòng)力的大小，控制簡(jiǎn)單靈活，有利于提高制動(dòng)性能；

第三，制動(dòng)單元沒(méi)有液壓組件，沒(méi)有制動(dòng)液泄露的隱患；

第四，本發(fā)明運(yùn)用于電動(dòng)車(chē)，不需要液壓泵或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，減少了能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)的直接制動(dòng)，有利于提高能源利用效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提出的電動(dòng)車(chē)線控制動(dòng)單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明設(shè)計(jì)的杠桿放大機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提出的電動(dòng)車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、電磁直線執(zhí)行器，2、永磁體，3、運(yùn)動(dòng)線圈，4、銷(xiāo)，5、軸，6、杠桿放大機(jī)構(gòu)，7、制動(dòng)卡鉗，8、連接軸，9、阻力點(diǎn)，10、受力壓板，11、左摩擦襯片，12、制動(dòng)盤(pán)，13、右摩擦襯片，14、鉸鏈。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，為一種電動(dòng)車(chē)用線控制動(dòng)單元，它包括：對(duì)稱(chēng)分布在制動(dòng)盤(pán)12兩側(cè)的左摩擦襯片11、右摩擦襯片13；所述左摩擦襯片11與制動(dòng)卡鉗7相連接，所述右摩擦襯片13與受力壓板10緊密貼合；

在上述的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還包括電磁直線執(zhí)行器1及杠桿放大機(jī)構(gòu)6；請(qǐng)參閱圖2；

所述的電磁直線執(zhí)行器1由外部機(jī)體、永磁體2、可沿機(jī)體軸線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)線圈3、銷(xiāo)4和軸5共同構(gòu)成；所述機(jī)體與制動(dòng)卡鉗7連為一體，固定在車(chē)輪附件適當(dāng)?shù)奈恢?；永磁體2排列在機(jī)體內(nèi)壁上，所述運(yùn)動(dòng)線圈3利用銷(xiāo)4與軸5連接，軸5利用鉸鏈14與杠桿6的中心動(dòng)力點(diǎn)相連；本發(fā)明中軸5的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通過(guò)電流的方向和大小控制，運(yùn)動(dòng)規(guī)律包括運(yùn)動(dòng)方向、位移和速度；其中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)線圈3通電后向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)線圈3所受電磁力被杠桿放大機(jī)構(gòu)6放大后作用在阻力點(diǎn)9處向壓板10施加放大后的作用力，受力壓板10推動(dòng)左摩擦襯片11壓緊制動(dòng)盤(pán)12提供可控的制動(dòng)力。

請(qǐng)參閱圖2：所述的杠桿放大機(jī)構(gòu)6包括兩組對(duì)稱(chēng)分布于軸線兩側(cè)的杠桿6.1；所述杠桿6.1利用連接軸8與卡鉗7相連并可繞連接軸8轉(zhuǎn)動(dòng)；杠桿6.1利用鉸鏈14與軸5相連；

杠桿6.1與受力壓板10在阻力點(diǎn)9處接觸，作用在鉸鏈14處的電磁力被杠桿6.1放大后作用在阻力點(diǎn)9處。

其中，所述的電磁直線執(zhí)行器1為伺服直線電機(jī)其作為驅(qū)動(dòng)裝置。

如圖2所示：所述的制動(dòng)卡鉗7加緊力與電磁直線執(zhí)行器1作用力的關(guān)系式：F_b/F_e＝L/l,式中F_b和F_e分別為卡鉗夾緊力和電磁力，L和l分別為杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂。

其中，所述的運(yùn)動(dòng)線圈3為可沿著機(jī)體軸線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)圈或動(dòng)鐵。

其中，所述的永磁體2為Halbach排列的永磁體，其能夠用最少量的磁體產(chǎn)生最強(qiáng)的磁場(chǎng)。

結(jié)合圖2，本發(fā)明設(shè)計(jì)的杠桿放大機(jī)構(gòu)6，力放大倍數(shù)為25。以提供10000N的最大制動(dòng)力為例，確定該線控制動(dòng)單元的主要參數(shù)為：摩擦襯片摩擦系數(shù)μ＝0.38，杠桿機(jī)構(gòu)力放大系數(shù)n＝L/l＝25。那么卡鉗夾緊力與制動(dòng)力的關(guān)系為：10000＝2μF_b；電磁直線執(zhí)行器1提供的電磁力為：F_e＝F_b/n＝10000/(2μn)＝526N。

結(jié)合圖3，本發(fā)明提出的電動(dòng)車(chē)線控制動(dòng)系統(tǒng)，是在設(shè)計(jì)圖1所述的制動(dòng)單元的基礎(chǔ)上，將制動(dòng)單元、主控制器、單元控制器、驅(qū)動(dòng)器等有機(jī)連接的完整系統(tǒng)。

電動(dòng)車(chē)每一個(gè)車(chē)輪上都安裝一套制動(dòng)單元和相應(yīng)的單元控制器、單元驅(qū)動(dòng)模塊和傳感器。

直流電源通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊連接到電磁直線執(zhí)行器上為制動(dòng)單元提供能量，驅(qū)動(dòng)模塊在單元控制器的控制下為執(zhí)行器提供合適驅(qū)動(dòng)電流。其控制原理是：線控制動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)主控制器，只控制器接收制動(dòng)踏板位置、輪速、車(chē)速等信號(hào)，通過(guò)綜合處理后計(jì)算出各車(chē)輪的需求制動(dòng)力并將該值發(fā)送給各車(chē)輪單元控制器，制動(dòng)單元最后在單元控制器調(diào)控下完成制動(dòng)力的精確控制。

主控制器的功能可根據(jù)實(shí)際情況確定，可以是只完成車(chē)輛的基本制動(dòng)功能，也可以完成整車(chē)的制動(dòng)動(dòng)力學(xué)控制等功能，在電動(dòng)車(chē)中還可以完成摩擦制動(dòng)和回饋制動(dòng)的協(xié)調(diào)控制功能。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。