專利名稱：具有能量回收功能的電動汽車電磁制動裝置及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車，尤其是電動汽車的電磁制動裝置。
背景技術(shù)：
目前電動汽車的制動能量還不能被充分的回收利用，只能任由大量的汽車制動動能通過摩擦轉(zhuǎn)變成熱能耗散掉，并且造成車輛制動系統(tǒng)的過早磨損。中國專利申請?zhí)枮?01110113498. 9、名稱為“一種永磁制動與摩擦制動相組合的制動器及制動方法”，公開一種用于汽車制動或減速的永磁制動與摩擦制動相組合的制動器和制動方法，在緊急制動時，永磁制動裝置和摩擦制動裝置共同作用；非緊急制動或下長坡制動時，若車速高于30km/h，只有永磁制動裝置制動，若車速低于30km/h，只有摩擦制動裝置制動；其缺陷是當車速低于30km/h時，意味著汽車低速制動時，不能將車輛動能回收轉(zhuǎn)成電能，低速制動的熱能仍然被耗散掉。中國專利申請?zhí)枮?01110083620. 2、名稱為“一種電磁和摩擦復合盤式制動器及制動方法”，在汽車制動時，線圈繞組通電產(chǎn)生分布于其軸線的電磁場，制動盤兩側(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制動盤制動，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)制動力大小，容易導致線圈繞組發(fā)熱，影響汽車制動效果。

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汽車電磁制動裝置及工作方法，它在解決汽車電磁制動器線圈發(fā)熱問題和有效提高電磁制動器使用性能的同時，還能夠在汽車制動過程中有效回收汽車動能，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┢囉秒娫O備使用的電能。本發(fā)明的電磁制動裝置采用的技術(shù)方案是包括電磁制動器線圈、永久磁鐵和磁極，電磁制動器線圈布置在汽車制動盤周邊且固定連接車輪輪轂，電磁制動器線圈內(nèi)有同軸設置永久磁鐵和磁極，電磁制動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器線圈外并與制動盤間留有空氣間隙，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、從動齒輪的中心軸，從動齒輪與主動齒輪相嚙合，主動齒輪與設在汽車后橋殼體內(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、輸出端及制動踏板傳感器。上述電磁制動裝置的工作方法是踩下制動踏板，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永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵在電磁制動器線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進而產(chǎn)生交變電壓，給蓄電池充電；同時，帶電的電磁制動器線圈將磁極磁化，并在制動盤上產(chǎn)生電磁制動力矩。
本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明能夠聯(lián)合摩擦制動器，在制動過程中實現(xiàn)摩擦制動與電磁制動兩套制動系統(tǒng)同時起作用，確保制動過程的可靠性。可通過本發(fā)明為不同車型選配最佳的電磁制動與摩擦制動集成系統(tǒng)，既適用于電動汽車也適用于內(nèi)燃機汽車使用。2、本發(fā)明能夠有效地將汽車動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆Υ嬖谛铍姵刂?，合理地將電磁制動器線圈的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苓M行儲存，在很大程度上確保電磁制動器所產(chǎn)生的制動力矩不受溫度場的影響，同時回收的能量能提供給用電設備使用。3、即使汽車在低速制動時，本發(fā)明也能解決電磁制動器線圈的發(fā)熱問題，提高了電磁制動器的使用性能；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)明電動汽車電磁制動裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是圖1中控制器9的內(nèi)部電路圖中1.制動盤；2.電磁制動器線圈；3.永久磁鐵；4.螺栓；5.輸出軸；6.電磁離合器；7.輸入軸；8.從動齒輪；9.控制器；10.蓄電池；11.半軸；12.后橋殼體；13.鍵；14.主動齒輪；15.軸承；16.車輪輪轂；17.電磁制動器磁極。
具體實施例方式如圖1，本發(fā)明主要由電磁制動器、電磁離合器、控制器、齒輪傳動組以及永久磁鐵等組成。電磁制動器包括電磁制動器線圈2、永久磁鐵3和磁極17等。電磁制動器線圈2 布置在汽車制動盤1周邊，并將電磁制動器線圈2通過螺栓4與車輪輪轂16連接。電磁制動器線圈2內(nèi)有同軸設置的永久磁鐵3和磁極17。電磁制動器線圈2、磁極17及永久磁鐵 3同一軸心線，電磁制動器線圈2纏繞在磁極17上，永久磁鐵3空套在線圈2內(nèi)部，與電磁制動器線圈2邊緣有一定的間隙。磁極17 —端伸出電磁制動器線圈2外并與制動盤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另一端與從動齒輪8的中心軸緊固連接。從動齒輪8與主動齒輪14相嚙合，主動齒輪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)、場效應管Q1、繼電器Kl依次串接，控制器9的1號端子接收車速傳感器信號，2號端子接收輪速傳感器信號，3號端子接蓄電池10 的正極，4號端子接電磁離合器6的輸入端，5號端子接電磁離合器6的輸出端，6號端子接蓄電池10的正極，7號端子接收制動踏板傳感器信號。嵌入式系統(tǒng)通過接收到的車速傳感器信號、輪速傳感器信號，計算得出車輪的滑移率，并判斷當前車輪滑移率是否為最佳滑移率，進而調(diào)節(jié)場效應管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。當電磁離合器6通電時的電流流向為蓄電池正極 —控制器6號端子一繼電器Kl的常開觸點一控制器5號端子一電磁離合器6線圈一控制器4號端子一地線。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)帶動主動齒輪14旋轉(zhuǎn)，主動齒輪14帶動從動齒輪8旋轉(zhuǎn)。在沒有制動信號出現(xiàn)時，控制器9不給電磁離合器6通電，從而使輸入軸7動力不能傳遞到輸出軸5。若某一時刻駕駛員踩下制動踏板，控制器9的7號端子接收到制動踏板信號后，通過1號端子采集車速傳感器信號，2號端子采集輪速傳感器信號，蓄電池10正極通過3號端子和4號端子向控制器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、 輪速傳感器信號，計算得出車輪的滑移率，并判斷當前車輪滑移率是否為最佳滑移率，進而調(diào)節(jié)場效應管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。當電磁離合器6通電時的電流流向為蓄電池正極一控制器6號端子一繼電器Kl的常開觸點一控制器5號端子一電磁離合器6線圈一控制器4號端子一地線。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動力傳遞給輸出軸5，并通過輸出軸 5帶動永久磁鐵3旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵3將在電磁制動器線圈2內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進而產(chǎn)生交變電壓，產(chǎn)生感應電流，給蓄電池10充電。感應電流的大小與永久磁鐵3旋轉(zhuǎn)的速度有關(guān)，并影響到電磁制動器6在制動盤1上產(chǎn)生的制動力。為此，控制器9通過控制電磁離合器6的通斷頻率來達到控制永久磁鐵3的轉(zhuǎn)動速度，進而控制電磁制動器線圈2電流大小。同時，帶電的電磁制動器線圈2將磁極17磁化，并在制動盤1上產(chǎn)生電磁制動力矩，有效地增大汽車的制動力矩，使汽車可靠制動。
權(quán)利要求
1.一種具有能量回收功能的電動汽車電磁制動裝置，包括電磁制動器線圈(2)、永久磁鐵(3)和磁極(17)，其特征在于電磁制動器線圈(2)布置在汽車制動盤(1)周邊且固定連接車輪輪轂(16)，電磁制動器線圈(2)內(nèi)有同軸設置永久磁鐵(3)和磁極(17)，電磁制動器線圈(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)—端伸出電磁制動器線圈(2)外并與制動盤(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)、 從動齒輪(8)的中心軸，從動齒輪(8)與主動齒輪(14)相嚙合，主動齒輪(14)與設在汽車后橋殼體(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汽車電磁制動裝置的工作方法， 其特征在于踩下制動踏板，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)帶動永久磁鐵(3)旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵(3)在電磁制動器線圈(2 )內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，進而產(chǎn)生交變電壓給蓄電池(10 )充電；同時，帶電的電磁制動器線圈(2)將磁極(17)磁化，并在制動盤(1)上產(chǎn)生電磁制動力矩。
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、輪速傳感器信號，計算得出車輪的滑移率，并判斷當前車輪滑移率是否為最佳滑移率，進而調(diào)節(jié)場效應管柵極的占空比，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)動速度，進而控制電磁制動器線圈(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汽車電磁制動裝置及工作方法，電磁制動器線圈布置在汽車制動盤周邊且固定連接車輪輪轂，電磁制動器線圈內(nèi)有同軸設置永久磁鐵和磁極，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器線圈；踩下制動踏板，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永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵在電磁制動器線圈內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，給蓄電池充電；帶電的電磁制動器線圈將磁極磁化，并在制動盤上產(chǎn)生電磁制動力矩；本發(fā)明能夠有效地將汽車動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆Υ嬖谛铍姵刂校鉀Q電磁制動器線圈的發(fā)熱問題。
文檔編號B60L7/26GK102390275SQ20111029700
公開日2012年3月28日 申請日期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 申請人:江蘇大學