[实用新型]基于压电材料回收电动汽车制动能量的钳盘式制动器及系统

说明书

本实用新型公开了一种基于压电材料回收电动汽车制动能量的钳盘式制动器及系统，该钳盘式制动器包括制动盘和制动钳，所述制动钳上设置有制动块安装部，所述制动块安装部上设置有制动块，所述制动块安装部与制动块之间还设置有压电材料层。该系统包括电动机、蓄电池、钳盘式制动器、第一AC/DC转换器、第二AC/DC转换器，所述电动机用于驱动车轮旋转并可实现再生制动；所述电动机的电流输出端依次与第一AC/DC转换器、蓄电池电连接；所述钳盘式制动器的压电材料层的电流输出端依次与第二AC/DC转换器、蓄电池电连接。本实用新型采用压电陶瓷进行制动能量回收，对汽车制动系统无不良影响，在低速时也能够提供所需制动力。

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车制动能量回收装置，特别是指一种基于压电材料回收电动汽车制动能量的钳盘式制动器及系统。

背景技术

随着汽车产量的迅速增加，汽车耗油量占全部石油产量的份额越来越大，面对日益紧张的燃油，人们已经逐渐将汽车的动力系统转向电能，新能源汽车因使用成本低、绿色环保等优势而备受人们的青睐。但其续航里程短，充电时间长等问题成为目前电动汽车发展的最大瓶颈。因此需要设计一种制动能量回收装置来提高电能的利用率，进而延长电动汽车的续航里程。

电动汽车的制动方式主要包括机械制动、再生制动。机械制动是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦产生制动力矩，使车辆减速或停车，主要通过制动器实现。而再生制动是指电动汽车在刹车、下坡、滑行过程中，通过控制系统将电动机的状态变为发电机工作状态，利用发电机的电气制动产生反向力矩使车辆减速或停车，同时通过发电机回收一部分能量。

钳盘式制动器是广泛应用于轿车和轻型货车的一种制动器。它的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，称为制动盘。固定元件是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有2～4个，这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。制动盘和制动钳共同构成了钳盘式制动器。钳盘式制动器按制动钳的结构型式可分为定钳盘式和浮钳盘式两种。

定钳盘式制动器的制动钳既不能旋转也不能沿制动盘轴向移动。制动钳内位于制动盘的两侧分别装有一个活塞，通过两侧活塞端部的制动块安装部(本实用新型中指活塞或制动钳体上安装固定制动块的部位)推动制动块压住制动盘。当驾驶员踩下制动踏板使汽车制动时，来自制动主缸的制动液被压入制动轮缸，制动轮缸的液压上升，两活塞在液压作用下移向制动盘，将制动块压靠到制动盘上，制动块夹紧制动盘，产生阻止车轮转动的摩擦力矩，实现制动。

浮钳盘式制动器的制动钳一般可以相对制动盘轴向滑动，并且只在制动盘的一侧设置制动轮缸。其制动块根据连接位置的不同分为活动制动块和固定制动块，活动制动块固定在制动轮缸活塞的制动块安装部上，而固定制动块则安装在无制动轮缸一侧的制动钳体的制动块安装部上。浮钳盘式制动器的制动钳体可沿导向销轴向滑动。制动时，活塞在液压力p₁的作用下，将活动制动块推向制动盘。与此同时，作用在制动钳体上的反作用力p₂推动制动钳体沿导向销向右移动，使固定在制动钳体上的固定制动块压靠到制动盘上。于是，制动盘两侧的摩擦块在p₁和p₂的作用下夹紧制动盘，使之在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩，促使汽车制动。

然而，现有的电动汽车采用机械制动时，机械能转化成热能扩散到大气中，制动能量没有得到回收利用；采用再生制动时，由于电机的扭矩特性，在低速时无法提供制动力，影响制动的安全性。