一种轮毂电机车辆复合制动装置

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，特别涉及一种轮毂电机车辆复合制动装置。

背景技术

电动汽车具有行驶时零排放的突出优点，因此受到了全世界汽车科技工作者的青睐。轮毂电机电动汽车实现了将动力系统、传动系统以及制动系统等集成设置于轮毂内侧，相比于传统集中驱动式电动汽车，其具有简化整车结构、减少机械损失、提高工作效率以及便于复杂控制等优点，是未来电动汽车发展的重点方向。

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，传统的制动系统有液压式和气压式制动系统，存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其它系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车底盘集成化控制的发展要求。

车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对制动器的热衰退现象作用甚微。

基于轮毂电机的双盘式电磁-摩擦轮毂电机车辆复合制动装置结合了再生制动、电磁制动与摩擦制动系统的功能与优点，可分别安装于全部车轮内侧，具有体积小、集成度高、便于安装及控制灵活等优点。但是，上述再生制动、电磁制动与摩擦制动的复合制动器的集成装置还较少。目前，与本发明专利最相近的相关技术是授权公告号为“CN104648164B”的发明专利“一种电动汽车用复合防抱死制动系统及制动控制方法”但是，摩擦制动装置采用的是带式制动，对制动鼓有较大的弯曲力，压力不均匀，散热效果不好，且容易造成材料磨损不均匀。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种轮毂电机车辆复合制动装置，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种轮毂电机车辆复合制动装置，包括设置在轮胎和轮毂内侧的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括电磁制动盘、行星轮、齿圈及太阳轮，所述电磁制动盘通过安装螺母与所述轮毂固定连接，所述轮毂的中间位置设置有半轴，所述半轴的一端圆周上通过第一轴承转动连接有轮毂电机定子，所述半轴的一端圆周上通过第二轴承转动连接有轮毂电机外壳，所述齿圈固定设置在所述轮毂电机外壳的内侧，所述轮毂电机外壳的内侧位于所述齿圈的一侧还设置有电磁铁芯安装支架，所述电磁铁芯安装支架的内侧设置有电磁铁芯和电磁线圈，所述电磁制动盘的一端设置在所述电磁铁芯和所述电磁线圈的内侧，所述轮毂电机外壳与所述轮毂电机定子之间设置有轮毂电机转子，所述轮毂电机转子与所述轮毂电机定子的外侧之间设置有定子绕组、定子铁芯和永磁体，所述轮毂电机转子与所述轮毂电机定子的内侧之间设置有自发电功能机构，所述半轴的一端圆周上固定设置有盘式制动器，所述盘式制动器包括制动电机、制动钳体、丝杆、螺母、摩擦块和摩擦制动盘。

较佳的，所述行星轮设置有四组，四组所述行星轮与所述电磁制动盘固定连接，四组所述行星轮与所述齿圈内啮合，且与所述太阳轮外啮合，所述太阳轮与所述半轴通过滚动轴承活动连接。

较佳的，所述自发电功能机构包括发电定子线圈和永久磁铁，所述发电定子线圈固定连接在所述轮毂电机定子内侧，所述永久磁铁固定连接在所述轮毂电机转子上。

较佳的，所述半轴的圆周上设置有电力电子元件。

较佳的，所述电磁制动盘设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘的内表面设置有覆铜层，所述覆铜层的厚度设置为0.8-1.2mm。

较佳的，所述制动钳体通过滑动销与车桥活动连接，所述制动电机与所述制动钳体的表面固定连接，所述制动电机的输出端与所述丝杆连接，所述丝杆转动设置在所述制动钳体内，所述螺母与所述丝杆螺纹连接，所述螺母的另一侧与一个所述摩擦块固定连接，所述摩擦块设置在所述制动钳体的内表面，所述摩擦制动盘的一端设置在所述摩擦块的内侧。

较佳的，还包括电磁制动组件，所述电磁制动组件包括覆铜层连接支架(31)、覆铜层(32)和电磁线圈组件(33)，所述电磁线圈组件(33)设置在所述轮毂电机定子(15)的外表面，所述覆铜层连接支架(31)设置在所述复合制动盘(30)上，所述覆铜层(32)固定设置在所述覆铜层连接支架(31)上，所述电磁线圈组件(33)包括电磁线圈和电磁铁芯。

较佳的，所述覆铜层连接支架(31)设置为高强度合金材料支架，所述覆铜层(32)的厚度设置为0.8-1.2mm。

较佳的，所述行星齿轮机构还包括电磁制动盘(8)，所述电磁制动盘(8)设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘(8)的内表面设置有覆铜层(32)，所述覆铜层(32)的厚度设置为0.8-1.2mm。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明集成了电磁制动与线控摩擦制动系统的功能与优点，利用非接触电磁制动分担制动能量，从而降低摩擦制动器的磨损，提高车辆制动器的抗热衰退性能；

2、本发明采用分布式布置方式，取消了传统的液压或气压管路，集成制动装置独立安装于车轮轮毂内，布置相对容易，且对原有汽车系统结构改动较小；

3、本发明的轮毂电机车辆复合制动装置可以采用轮毂电机、电磁制动力矩与摩擦制动力矩可以联合控制，充分发挥电磁制动的作用，具有集成度高、便于布置及适用于高质量集成控制的优点；

4、本发明的轮毂电机车辆复合制动装置采用了轮毂电机，轮毂电机可以省略大量传动部件，让车辆结构更简单，同时，可实现多种复杂的驱动方式。

5、本发明的自发电功能机构可以为电磁制动提供电能，从而实现电磁制动能量自供给的目的，解决了电磁制动带来的能耗问题，同时，自发电功能机构也会对复合制动盘产生一定的制动阻力。

6、本发明的轮毂电机车辆复合制动装置采用了三种制动方式的复合结构，发挥了各自制动系统的优势，充分利用其响应快，无接触摩擦的优点，提高了制动系统的反应速度，缩减了制动时间，提升了制动效率及制动安全性，在延长制动器使用寿命的同时也提升了车辆的续航里程。

附图说明

图1是本发明的轮毂电机车辆复合制动装置布置方式示意图；

图2是本发明的轮毂电机车辆复合制动装置整体结构示意图；

图3是本发明的自发电功能机构结构示意图；

图4是本发明的摩擦制动盘部分结构示意图；

图5是本发明的轮毂电机车辆复合制动装置工作原理示意图；

图6是本发明提供的一种实施方式的结构示意图。

附图标记：1、车轮；2、轮毂电机车辆复合制动装置；3、轮胎；4、轮毂；5、电磁铁芯安装支架；6、电磁铁芯；7、电磁线圈；8、电磁制动盘；9、安装螺母；10、太阳轮；11、行星轮；12、覆铜层；13、齿圈；14、轮毂电机外壳；15、轮毂电机转子；16、永磁体；17、定子绕组；18、定子铁芯；19、轮毂电机定子；20、永久磁铁；21、发电定子线圈；22、制动钳体；22-1、制动电机；22-2、螺母；22-3、丝杆；23、摩擦块；24、摩擦制动盘；25、电力电子元件；26、半轴；27、第一轴承；28、第二轴承；29、行星架；30、复合制动盘；31、覆铜层连接支架；32、覆铜层；33、电磁线圈组件。

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。

实施例1

一种轮毂电机车辆复合制动装置，包括轮毂电机，复合制动盘，制动钳体，发电定子线圈，永久磁铁，电磁组件等；

见图1，轮毂电机车辆复合制动装置2采用分布式布置方式，独立安装于各个车轮1轮毂内侧，各个轮毂电机车辆复合制动装置2的制动力矩可以独立调节，且取消了传统制动系统的液压或气压管路；

参考图2-5，一种轮毂电机车辆复合制动装置，包括设置在轮胎3和轮毂4内侧的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括电磁制动盘8、行星轮11、齿圈13及太阳轮10，所述电磁制动盘8通过安装螺母9与所述轮毂4固定连接，所述轮毂4的中间位置设置有半轴26，所述半轴26的一端圆周上通过第一轴承27转动连接有轮毂电机定子19，所述半轴26的一端圆周上通过第二轴承28转动连接有轮毂电机外壳14，所述齿圈13固定设置在所述轮毂电机外壳14的内侧，所述轮毂电机外壳14的内侧位于所述齿圈13的一侧还设置有电磁铁芯安装支架5，所述电磁铁芯安装支架5的内侧设置有电磁铁芯6和电磁线圈7，所述电磁制动盘8的一端设置在所述电磁铁芯6和所述电磁线圈7的内侧，所述轮毂电机外壳14与所述轮毂电机定子19之间设置有轮毂电机转子15，所述轮毂电机转子15与所述轮毂电机定子19的外侧之间设置有定子绕组17、定子铁芯18和永磁体16，所述轮毂电机转子15与所述轮毂电机定子19的内侧之间设置有自发电功能机构，所述半轴26的一端圆周上固定设置有盘式制动器，所述盘式制动器包括制动电机22-1、制动钳体22、丝杆22-3、螺母22-2、摩擦块23和摩擦制动盘24。

参考图2，所述行星轮11设置有四组，四组所述行星轮11与所述电磁制动盘8固定连接，四组所述行星轮11与所述齿圈13内啮合，且与所述太阳轮10外啮合，所述太阳轮10与所述半轴26通过滚动轴承活动连接；当轮毂电机转子15带动车轴转动时，其通过行星齿轮带动太阳轮10转动，再由太阳轮10带动行星轮11转动，从而实现减速增扭并驱动车轮1转动的目的。

参考图2，所述自发电功能机构包括发电定子线圈21和永久磁铁20，所述发电定子线圈21固定连接在所述轮毂电机定子19内侧，所述永久磁铁20固定连接在所述轮毂电机转子15上；永久磁铁20为磁极交错的排列，并与发电定子线圈21有1～2毫米的间隙；当电磁制动组件需要工作时，发电定子线圈21通电，轮毂电机转子15带动永久磁铁20转动，进行发电并产生电流，发出的电流经过整流后给电磁线圈7组件提供励磁电流，从而实现电磁制动能量自供给的目的。

所述半轴26的圆周上设置有电力电子元件25。

参考图2，所述电磁制动盘8设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘8的内表面设置有覆铜层12，所述覆铜层12的厚度设置为0.8-1.2mm；

电磁线圈7、电磁7铁芯7与覆铜层12连接支架之间装有隔热垫片，减少电磁制动产生的热量传递给轮毂电机外壳14，以引起对轮毂电机的影响；电磁制动组件通过电磁制动盘8与电磁线圈7的相对运动产生辅助制动力矩，覆铜层12与电磁线圈7其他组件配合工作，提供电磁制动转矩；电磁线圈7组件在电磁制动盘8与轮毂电机之间呈圆周布置，电磁制动组件中，电磁线圈7与电磁7铁芯7为固定不动的部件，电磁制动盘8为可以转动部件；当电磁制动组件工作时，电磁制动盘8在轮毂电机转子15的驱动下随半轴26转动，电磁制动盘8与电磁线圈7的磁力线相互作用而产生切割磁感线运动，电磁制动盘8会受到一个阻碍其运动的阻力，从而产生电磁制动力矩。

参考图4，所述制动钳体22通过滑动销与车桥活动连接，所述制动电机22-1与所述制动钳体22的表面固定连接，所述制动电机22-1的输出端与所述丝杆22-3连接，所述丝杆22-3转动设置在所述制动钳体22内，所述螺母22-2与所述丝杆22-3螺纹连接，所述螺母22-2的另一侧与一个所述摩擦块23固定连接，所述摩擦块23设置在所述制动钳体22的内表面，所述摩擦制动盘24的一端设置在所述摩擦块23的内侧；制动电机22-1为直流电机或步进电机，丝杆22-3螺母22-2机构用于对制动电机22-1输出转矩进行减速增扭，并将制动电机22-1输出轴的旋转运动转变为螺母22-2及制动摩擦块23的直线移动，摩擦制动组件工作时，制动电机22-1接收制动控制单元的指令工作，通过丝杆22-3螺母22-2机构推动两个制动摩擦块23压向或移离摩擦制动盘24，从而实现对摩擦制动力矩的控制。

轮毂电机包含定子绕组17、定子铁芯18、永磁体16、轴承、轮毂电机转子15、轮毂电机定子19和轮毂电机外壳14，轮毂电机通过调节对轮毂的驱动来控制车辆运动或停止，轮毂电机内部设置有冷却通道，通过冷却通道可以把电机内部热量进行散出，防止轮毂电机内永磁体16因过热而退磁，并且轮毂电机可以通过再生制动对制动能量进行回收，提高能量利用效率，提升汽车续航里程。

其中，装置还包括电磁制动组件，所述电磁制动组件包括覆铜层连接支架31、覆铜层32和电磁线圈组件33，所述电磁线圈组件33设置在所述轮毂电机定子15的外表面，所述覆铜层连接支架31设置在所述复合制动盘30上，所述覆铜层32固定设置在所述覆铜层连接支架31上，所述电磁线圈组件33包括电磁线圈和电磁铁芯。

其中，所述覆铜层连接支架31设置为高强度合金材料支架，所述覆铜层32的厚度设置为0.8-1.2mm。

其中，所述行星齿轮机构还包括电磁制动盘8，所述电磁制动盘8设置为高强度合金材料制动盘，所述电磁制动盘8的内表面设置有覆铜层32，所述覆铜层32的厚度设置为0.8-1.2mm。

其中，当汽车制动时，本发明可根据车辆不同的制动需求采用不同的制动方式，在保证制动安全的前提下，以最快的时间响应、最短的制动距离内进行减速或停车；在紧急制动时，车辆可以采用仅摩擦制动或摩擦制动和电磁制动协调工作参与制动，使车辆减速或停车；当电磁制动参与制动时，发电定子线圈21通电，轮毂电机转子15带动永久磁铁20转动，自发电能够机构进行发电并产生电流，给电磁组件提供励磁电流，电磁制动参与制动工作，电磁制动盘8与电磁线圈7的磁力线相互作用而产生切割磁感线运动，电磁制动盘8会受到一个阻碍其运动的阻力，从而产生电磁制动力矩；在保证制动安全的前提下，若可以采用再生制动，则电磁制动、摩擦制动和再生制动协调工作，使汽车减速或停车；当再生制动进行能量回收时，轮毂电机充当发电机将一部分制动能量回收并储存起来，提升车辆的续航里程。在非紧急制动时，复合制动系统可以根据车速传感器、制动需求及驾驶员制动意图进行合理的制动调整，当需要进行再生制动时，车辆可以采用电磁制动和再生制动协调工作，电磁制动、摩擦制动与再生制动协调工作，也可以仅进行再生制动；当不进行制动能量回收时，车辆可以采用电磁制动和摩擦制动协调工作，也可以仅进行摩擦制动；因再生制动与电磁制动在低速时产生的制动力矩都很小，若在低速行驶时车辆停车则需摩擦制动使车辆停止转动；电磁制动的优点是车速越高制动效果越好，车速在高速运行时，可以通过电磁制动，快速响应制动使车速减低，同时也可以起到很好的缓速作用，电磁制动充分利用其响应快，无接触摩擦的优点，从而分担部分制动能量，降低摩擦制动器磨损，延长其使用寿命，提高摩擦制动器的抗热衰退性能。

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。