[发明专利]集成机电制动器和轮边缓速器的混合制动系统及制动方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用在电动汽车上的制动系统，具体是电磁混合制动系统。

背景技术

目前，使用在电动汽车上的电子机械式制动系统（即“EMB系统”）由电子控制单元、传感器等组成，制动踏板和车轮制动器之间不存在任何液压管路连接，采用传感器感知驾驶员的制动意图并传入电子控制单元（即“ECU”）中，控制相应的EMB执行机构运动产生所需的制动压力。EMB系统的优点是不需要真空助力器和液压制动管路等部件，使得整车布置更加方便，响应速度更快，控制更加精确，并可以集成其他控制功能如ABS、ASR、VSC、ESP等。但EMB系统本身存在不少应用的限制：首先是电机可靠性的限制：制动过程中需要频繁的启动、停止以及反转电机，这对电机性能要求很高；每一个车轮配备一个EMB执行器实施制动，单回路制动可靠性不高，没有考虑到机械或电气失效等极端情况下的制动需求；其次是能源利用率不高的限制，EMB系统的执行电机要尽量工作在一定的最佳工作效率区间内才能有效提高能源利用率；而且制动过程中频繁的启动、停止以及反转电机十分消耗能量。最后是蓄电池性能的的限制：EMB系统在获得需要提供较大的制动强度的信号时，ECU向电池能源管理系统和执行电机控制器发出指令，蓄电池给出较大的阶跃电流驱动执行电机；当制动结束时，为了减少制动力消除时间，也需要蓄电池发出较大的阶跃电流使电机反转以消除制动力。 

目前，使用在电动汽车上的摩擦制动器具有热衰退性这一固有的缺陷，影响汽车的制动安全性能。在摩擦制动器上安装轮边缓速器可以弥补摩擦制动器的缺陷。轮边缓速器具有以下的优点：首先，能够承负汽车运行中大部分制动负荷，使车轮摩擦制动器的温升大为降低，缓解或避免车辆跑偏、传统刹车失灵和爆胎等安全隐患。其次，采用电流直接驱动，无中间环节，其操纵响应时间非常短，仅40毫秒；可以通过控制驱动的电流控制轮边缓速器输出的制动力矩大小，响应迅速、控制精确。但是轮边缓速器也有其固有的缺点，即在转子盘转速降到一定值就不能再工作，因此若独立使用无法使汽车制动停车只能作为辅助制动装置。

发明内容

为了进一步改善汽车的制动安全性能，本发明提供一种集成机电制动器和轮边缓速器的电磁混合制动系统及制动方法，实现对电子机械式制动器和非接触式轮边缓速器的独立控制，使其控制更加精确，响应更加迅速，在提高能源利用率的同时起到保护蓄电池的作用。

本发明提供的技术方案是：本发明集成机电制动器和轮边缓速器的混合制动系统由电磁混合制动器、信号线、蓄电池、电源线、制动踏板、制动踏板模拟器、电子控制单元、缓速器控制器、制动电机控制器和各种传感器组成，每个车轮上配有一个电磁混合制动器，每个电磁混合制动器集成有电子机械式制动器和轮边缓速器，轮边缓速器具有内制动盘、外制动盘、线圈及铁心、转子轴、定子支架，内制动盘与外制动盘分别固套在转子轴上；电子机械式制动器包括制动电机、传动减速机构和作用于内制动盘的制动钳；电子控制单元通过信号线与各种传感器、制动电机控制器、缓速器控制器连接，蓄电池通过电源线分别连接缓速器控制器和制动电机控制器，缓速器控制器连接线圈，制动电机控制器连接制动电机。

上述的混合制动系统的制动方法提供的技术方案是具有如下步骤：1）在汽车行驶过程中，电子控制单元通过各种传感器收集汽车状态的各种信息；当汽车需要减速时，驾驶员踩下制动踏板，制动踏板模拟器收集到制动踏板力的大小，电子控制单元计算出驾驶员需要的制动强度的大小；2）当轮边缓速器提供的最大制动强度大于所述驾驶员需要的制动强度时，轮边缓速器的线圈通电，制动电机不工作；3）当轮边缓速器提供的最大制动强度小于所述驾驶员需要的制动强度时，轮边缓速器中的线圈通电，制动电机工作；4）当其中一个车轮上的轮边缓速器失效时，电子控制单元计算和检测出另外一同轴车轮轮边缓速器提供制动力矩的大小，使控制轮边缓速器失效车轮的这一制动电机控制器控制制动电机从蓄电池获得相应电压的大小和持续时间，使制动电机作用在内制动盘上的制动力矩等于失效的轮边缓速器提供的制动力矩；5）当一个车轮上的制动电机和传动减速机构失效时，电子控制单元控制相应的同轴两个车轮上的缓速器控制器，使电流从蓄电池流入相应的两个轮边缓速器的线圈中，使内、外制动盘制动；当汽车减速到轮边缓速器最小工作速度时，电子控制单元控制缓速器控制器使蓄电池不再向线圈提供电流，两个轮边缓速器停止工作。