專利名稱：具有能量回收功能的電動(dòng)汽車電磁制動(dòng)裝置及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車，尤其是電動(dòng)汽車的電磁制動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量還不能被充分的回收利用，只能任由大量的汽車制動(dòng)動(dòng)能通過摩擦轉(zhuǎn)變成熱能耗散掉，并且造成車輛制動(dòng)系統(tǒng)的過早磨損。中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110113498. 9、名稱為“一種永磁制動(dòng)與摩擦制動(dòng)相組合的制動(dòng)器及制動(dòng)方法”，公開一種用于汽車制動(dòng)或減速的永磁制動(dòng)與摩擦制動(dòng)相組合的制動(dòng)器和制動(dòng)方法，在緊急制動(dòng)時(shí)，永磁制動(dòng)裝置和摩擦制動(dòng)裝置共同作用；非緊急制動(dòng)或下長坡制動(dòng)時(shí)，若車速高于30km/h，只有永磁制動(dòng)裝置制動(dòng)，若車速低于30km/h，只有摩擦制動(dòng)裝置制動(dòng)；其缺陷是當(dāng)車速低于30km/h時(shí)，意味著汽車低速制動(dòng)時(shí)，不能將車輛動(dòng)能回收轉(zhuǎn)成電能，低速制動(dòng)的熱能仍然被耗散掉。中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110083620. 2、名稱為“一種電磁和摩擦復(fù)合盤式制動(dòng)器及制動(dòng)方法”，在汽車制動(dòng)時(shí)，線圈繞組通電產(chǎn)生分布于其軸線的電磁場，制動(dòng)盤兩側(cè)的線圈繞組產(chǎn)生的電磁場方向一致，永磁體旋轉(zhuǎn)90°，永磁體的永磁磁場方向與線圈繞組電磁磁場方向一致，使電磁磁場和永磁磁場疊加對(duì)制動(dòng)盤制動(dòng)，通過永磁體旋轉(zhuǎn)不同的角度或線圈繞組中通電電流大小調(diào)節(jié)制動(dòng)力大小，其缺陷是由于是通過永磁體旋轉(zhuǎn)不同的角度或線圈繞組中通電電流大小調(diào)節(jié)制動(dòng)力大小，容易導(dǎo)致線圈繞組發(fā)熱，影響汽車制動(dòng)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有能量回收功能的電動(dòng)汽車電磁制動(dòng)裝置及工作方法，它在解決汽車電磁制動(dòng)器線圈發(fā)熱問題和有效提高電磁制動(dòng)器使用性能的同時(shí)，還能夠在汽車制動(dòng)過程中有效回收汽車動(dòng)能，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┢囉秒娫O(shè)備使用的電能。本發(fā)明的電磁制動(dòng)裝置采用的技術(shù)方案是包括電磁制動(dòng)器線圈、永久磁鐵和磁極，電磁制動(dòng)器線圈布置在汽車制動(dòng)盤周邊且固定連接車輪輪轂，電磁制動(dòng)器線圈內(nèi)有同軸設(shè)置永久磁鐵和磁極，電磁制動(dòng)器線圈纏繞在磁極上，永久磁鐵空套在線圈內(nèi)部，磁極一端伸出電磁制動(dòng)器線圈外并與制動(dòng)盤間留有空氣間隙，磁極另一端與永久磁鐵的一端留有空氣間隙；永久磁鐵的另一端依次連接輸出軸、電磁離合器、輸入軸、從動(dòng)齒輪的中心軸，從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪相嚙合，主動(dòng)齒輪與設(shè)在汽車后橋殼體內(nèi)的半軸相連；電磁離合器連接控制器，控制器通過蓄電池連接電磁制動(dòng)器線圈；控制器內(nèi)部包括依次串接的嵌入式系統(tǒng)、 場效應(yīng)管、繼電器，控制器通過不同的端子分別接車速傳感器、輪速傳感器，蓄電池的正極， 電磁離合器的輸入、輸出端及制動(dòng)踏板傳感器。上述電磁制動(dòng)裝置的工作方法是踩下制動(dòng)踏板，蓄電池正極向控制器內(nèi)部供電， 控制器控制電磁離合器通電，輸入軸通過輸出軸帶動(dòng)永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵在電磁制動(dòng)器線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進(jìn)而產(chǎn)生交變電壓，給蓄電池充電；同時(shí)，帶電的電磁制動(dòng)器線圈將磁極磁化，并在制動(dòng)盤上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩。
本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明能夠聯(lián)合摩擦制動(dòng)器，在制動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)摩擦制動(dòng)與電磁制動(dòng)兩套制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)起作用，確保制動(dòng)過程的可靠性?？赏ㄟ^本發(fā)明為不同車型選配最佳的電磁制動(dòng)與摩擦制動(dòng)集成系統(tǒng)，既適用于電動(dòng)汽車也適用于內(nèi)燃機(jī)汽車使用。2、本發(fā)明能夠有效地將汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆?chǔ)存在蓄電池中，合理地將電磁制動(dòng)器線圈的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M(jìn)行儲(chǔ)存，在很大程度上確保電磁制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩不受溫度場的影響，同時(shí)回收的能量能提供給用電設(shè)備使用。3、即使汽車在低速制動(dòng)時(shí)，本發(fā)明也能解決電磁制動(dòng)器線圈的發(fā)熱問題，提高了電磁制動(dòng)器的使用性能；結(jié)構(gòu)簡單，布局合理，還能起到節(jié)能的目的。


圖1是本發(fā)明電動(dòng)汽車電磁制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是圖1中控制器9的內(nèi)部電路圖中1.制動(dòng)盤；2.電磁制動(dòng)器線圈；3.永久磁鐵；4.螺栓；5.輸出軸；6.電磁離合器；7.輸入軸；8.從動(dòng)齒輪；9.控制器；10.蓄電池；11.半軸；12.后橋殼體；13.鍵；14.主動(dòng)齒輪；15.軸承；16.車輪輪轂；17.電磁制動(dòng)器磁極。
具體實(shí)施例方式如圖1，本發(fā)明主要由電磁制動(dòng)器、電磁離合器、控制器、齒輪傳動(dòng)組以及永久磁鐵等組成。電磁制動(dòng)器包括電磁制動(dòng)器線圈2、永久磁鐵3和磁極17等。電磁制動(dòng)器線圈2 布置在汽車制動(dòng)盤1周邊，并將電磁制動(dòng)器線圈2通過螺栓4與車輪輪轂16連接。電磁制動(dòng)器線圈2內(nèi)有同軸設(shè)置的永久磁鐵3和磁極17。電磁制動(dòng)器線圈2、磁極17及永久磁鐵 3同一軸心線，電磁制動(dòng)器線圈2纏繞在磁極17上，永久磁鐵3空套在線圈2內(nèi)部，與電磁制動(dòng)器線圈2邊緣有一定的間隙。磁極17 —端伸出電磁制動(dòng)器線圈2外并與制動(dòng)盤1間存在空氣間隙，磁極17另一端與永久磁鐵3的一端存在空氣間隙。電磁制動(dòng)器線圈2與永久磁鐵3之間無接觸，永久磁鐵3的另一端與輸出軸5緊固連接，輸出軸5的另一端與電磁離合器6 —端相連，電磁離合器6另一端與輸入軸7 —端相連。輸入軸7另一端與從動(dòng)齒輪8的中心軸緊固連接。從動(dòng)齒輪8與主動(dòng)齒輪14相嚙合，主動(dòng)齒輪14與半軸11通過鍵 13緊固連接，半軸11安裝在汽車后橋殼體12內(nèi)。在后橋殼體12內(nèi)的半軸11上安裝軸承 15。電磁離合器6連接控制器9，控制器9通過蓄電池10連接電磁制動(dòng)器線圈2。參見圖2，控制器9內(nèi)部包括嵌入式系統(tǒng)、場效應(yīng)管Q1、繼電器Kl依次串接，控制器9的1號(hào)端子接收車速傳感器信號(hào)，2號(hào)端子接收輪速傳感器信號(hào)，3號(hào)端子接蓄電池10 的正極，4號(hào)端子接電磁離合器6的輸入端，5號(hào)端子接電磁離合器6的輸出端，6號(hào)端子接蓄電池10的正極，7號(hào)端子接收制動(dòng)踏板傳感器信號(hào)。嵌入式系統(tǒng)通過接收到的車速傳感器信號(hào)、輪速傳感器信號(hào)，計(jì)算得出車輪的滑移率，并判斷當(dāng)前車輪滑移率是否為最佳滑移率，進(jìn)而調(diào)節(jié)場效應(yīng)管Ql柵極的占空比，Ql柵極占空比的改變將改變繼電器Kl的通斷頻率，從而控制電磁離合器6的通斷頻率。當(dāng)電磁離合器6通電時(shí)的電流流向?yàn)樾铍姵卣龢O —控制器6號(hào)端子一繼電器Kl的常開觸點(diǎn)一控制器5號(hào)端子一電磁離合器6線圈一控制器4號(hào)端子一地線。電磁離合器6的通斷頻率決定了電磁離合器線圈2的通電電流大小。
汽車工作后，半軸11旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)主動(dòng)齒輪14旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)齒輪14帶動(dòng)從動(dòng)齒輪8旋轉(zhuǎn)。在沒有制動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，控制器9不給電磁離合器6通電，從而使輸入軸7動(dòng)力不能傳遞到輸出軸5。若某一時(shí)刻駕駛員踩下制動(dòng)踏板，控制器9的7號(hào)端子接收到制動(dòng)踏板信號(hào)后，通過1號(hào)端子采集車速傳感器信號(hào)，2號(hào)端子采集輪速傳感器信號(hào)，蓄電池10正極通過3號(hào)端子和4號(hào)端子向控制器9內(nèi)部供電。嵌入式系統(tǒng)通過接收到的車速傳感器信號(hào)、 輪速傳感器信號(hào)，計(jì)算得出車輪的滑移率，并判斷當(dāng)前車輪滑移率是否為最佳滑移率，進(jìn)而調(diào)節(jié)場效應(yīng)管Ql柵極的占空比，Ql柵極占空比的改變將改變繼電器Kl的通斷頻率，從而控制電磁離合器6的通斷頻率。當(dāng)電磁離合器6通電時(shí)的電流流向?yàn)樾铍姵卣龢O一控制器6號(hào)端子一繼電器Kl的常開觸點(diǎn)一控制器5號(hào)端子一電磁離合器6線圈一控制器4號(hào)端子一地線。電磁繼電器6的通斷頻率決定了電磁離合器線圈2的通電電流大小?？刂破?控制電磁離合器6通電后，輸入軸7動(dòng)力傳遞給輸出軸5，并通過輸出軸 5帶動(dòng)永久磁鐵3旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵3將在電磁制動(dòng)器線圈2內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進(jìn)而產(chǎn)生交變電壓，產(chǎn)生感應(yīng)電流，給蓄電池10充電。感應(yīng)電流的大小與永久磁鐵3旋轉(zhuǎn)的速度有關(guān)，并影響到電磁制動(dòng)器6在制動(dòng)盤1上產(chǎn)生的制動(dòng)力。為此，控制器9通過控制電磁離合器6的通斷頻率來達(dá)到控制永久磁鐵3的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而控制電磁制動(dòng)器線圈2電流大小。同時(shí)，帶電的電磁制動(dòng)器線圈2將磁極17磁化，并在制動(dòng)盤1上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩，有效地增大汽車的制動(dòng)力矩，使汽車可靠制動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種具有能量回收功能的電動(dòng)汽車電磁制動(dòng)裝置，包括電磁制動(dòng)器線圈(2)、永久磁鐵(3)和磁極(17)，其特征在于電磁制動(dòng)器線圈(2)布置在汽車制動(dòng)盤(1)周邊且固定連接車輪輪轂(16)，電磁制動(dòng)器線圈(2)內(nèi)有同軸設(shè)置永久磁鐵(3)和磁極(17)，電磁制動(dòng)器線圈(2)纏繞在磁極(17)上，永久磁鐵(3)空套在線圈(2)內(nèi)部，磁極(17)—端伸出電磁制動(dòng)器線圈(2)外并與制動(dòng)盤(1)間留有空氣間隙，磁極(17)另一端與永久磁鐵(3)的一端留有空氣間隙；永久磁鐵(3)的另一端依次連接輸出軸(5)、電磁離合器(6)、輸入軸(7)、 從動(dòng)齒輪(8)的中心軸，從動(dòng)齒輪(8)與主動(dòng)齒輪(14)相嚙合，主動(dòng)齒輪(14)與設(shè)在汽車后橋殼體(12)內(nèi)的半軸(11)相連；電磁離合器(6)連接控制器(9)，控制器(9)通過蓄電池(10)連接電磁制動(dòng)器線圈(2);所述控制器(9)內(nèi)部包括依次串接的嵌入式系統(tǒng)、場效應(yīng)管、繼電器，控制器(9)通過不同的端子分別接車速傳感器、輪速傳感器，蓄電池(10)的正極，電磁離合器(6)的輸入、輸出端及制動(dòng)踏板傳感器。
2.一種如權(quán)利要求1所述的具有能量回收功能的電動(dòng)汽車電磁制動(dòng)裝置的工作方法， 其特征在于踩下制動(dòng)踏板，蓄電池(10)正極向控制器(9)內(nèi)部供電，控制器(9)控制電磁離合器(6)通電，輸入軸(7)通過輸出軸(5)帶動(dòng)永久磁鐵(3)旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵(3)在電磁制動(dòng)器線圈(2 )內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進(jìn)而產(chǎn)生交變電壓給蓄電池(10 )充電；同時(shí)，帶電的電磁制動(dòng)器線圈(2)將磁極(17)磁化，并在制動(dòng)盤(1)上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工作方法，其特征在于控制器(9)內(nèi)部的嵌入式系統(tǒng)通過接收到的車速傳感器信號(hào)、輪速傳感器信號(hào)，計(jì)算得出車輪的滑移率，并判斷當(dāng)前車輪滑移率是否為最佳滑移率，進(jìn)而調(diào)節(jié)場效應(yīng)管柵極的占空比，以改變將改變繼電器的通斷頻率，從而控制永久磁鐵(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而控制電磁制動(dòng)器線圈(2)電流大小。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有能量回收功能的電動(dòng)汽車電磁制動(dòng)裝置及工作方法，電磁制動(dòng)器線圈布置在汽車制動(dòng)盤周邊且固定連接車輪輪轂，電磁制動(dòng)器線圈內(nèi)有同軸設(shè)置永久磁鐵和磁極，永久磁鐵另一端依次連接輸出軸、電磁離合器、輸入軸、從動(dòng)齒輪的中心軸，電磁離合器連接控制器，控制器通過蓄電池連接電磁制動(dòng)器線圈；踩下制動(dòng)踏板，蓄電池正極向控制器內(nèi)部供電，控制器控制電磁離合器通電，輸入軸通過輸出軸帶動(dòng)永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵在電磁制動(dòng)器線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，給蓄電池充電；帶電的電磁制動(dòng)器線圈將磁極磁化，并在制動(dòng)盤上產(chǎn)生電磁制動(dòng)力矩；本發(fā)明能夠有效地將汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆?chǔ)存在蓄電池中，解決電磁制動(dòng)器線圈的發(fā)熱問題。
文檔編號(hào)B60L7/26GK102390275SQ20111029700
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者何仁, 劉存香 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)