开云集团科技有限公司 - 智能制动系统领军者

　　本发明针对传统制动系统能量回收效率低、摩擦副磨损严重的问题，提出一种自供电式双电机制动执行机构。通过电磁离合器与再生电机协同工作，将制动能量转化为电能并提供制动力矩，同时利用步进电机驱动行星齿轮机构和丝杆螺母机构，实现摩擦块精准压紧制动盘，有效分担制动负荷，降低磨损。系统结构紧凑，可直接利用回收电能驱动执行机构，提升整体能效。

　　本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构。

　　制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是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他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。

　　电控制动系统现实了制动系统的解耦，主要有电子液压制动系统(EHB)与电子机械制动系统(EMB)两种，取消了制动踏板与制动轮缸之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

　　但是，EHB系统一般采用集中布置方式，仍需布置整车液压管道，动态响应性能可以进一步提高。EMB系统一般采用分布布置方式，无需布置整车制动管道，具有动态性能好、布置容易等优点。但是，目前EMB系统大多为单电机执行机构，未能充分利用汽车制动能量驱动摩擦制动，且不能分流汽车制动负荷而降低摩擦制动副磨损。至目前为止，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构还鲜有提及。

　　本发明的目的在于提出一种适用于汽车解耦分布式制动系统，采用电子机械制动方式，无需布置整车制动管道，动态响应性能好，结构紧凑，布置方便，易于与其它系统集成控制，可将制动能量转变为电能直接驱动制动执行部分，并且能分担制动负荷，降低摩擦副磨损。

　　为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构，该汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构设置在每个车轮制动盘处，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构包括再生电机部分和制动执行部分，再生电机部分包括电磁离合器和再生电机，电磁离合器和再生电机均沿车轮制动盘轴向布置，电磁离合器结合时，车轮制动盘带动再生电机转动，将汽车的制动能量转变为电能并为制动执行部分提供制动力矩；制动执行部分包括步进电机、行星齿轮机构、丝杆螺母机构和摩擦块，行星齿轮机构的行星架与丝杆螺母机构相连，步进电机带动行星齿轮机构的太阳轮转动，丝杆螺母机构将丝杆的旋转运动转变为螺母的直线运动，丝杆螺母机构的螺母推动摩擦块压向车轮制动盘进行摩擦制动。

　　作为本发明的优化方案，制动执行部分还包括电子控制单元和锂电池，步进电机包括左侧步进电机和右侧步进电机，行星齿轮机构包括左侧行星齿轮机构和右侧行星齿轮机构，丝杆螺母机构包括左侧丝杆、右侧丝杆、左侧螺母和右侧螺母，电子控制单元控制步进电机转动，左侧步进电机和右侧步进电机关于车轮制动盘对称布置，左侧步进电机与左侧行星齿轮机构的太阳轮连接，右侧步进电机与右侧行星齿轮机构的太阳轮连接，左侧行星齿轮机构的行星架与左侧丝杆相连接，右侧行星齿轮机构的行星架与右侧丝杆相连接，左侧螺母和左侧丝杆相连接，右侧螺母与右侧丝杆相连接，锂电池用于为汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构提供电能。

　　作为本发明的优化方案，制动执行部分还包括左侧摩擦块垫片和右侧摩擦块垫片，左侧摩擦块垫片与左侧螺母相连，右侧摩擦块垫片与右侧螺母相连，摩擦块包括左侧的摩擦块和右侧的摩擦块，左侧的摩擦块连接在左侧摩擦块垫片上，右侧的摩擦块连接在右侧摩擦块垫片上。

　　作为本发明的优化方案，制动执行部分还包括左侧压力传感器和右侧压力传感器，左侧压力传感器和右侧压力传感器为压电式压力传感器或应变式压力传感器，左侧压力传感器设置在左侧的摩擦块和左侧摩擦块垫片之间，右侧压力传感器设置在右侧的摩擦块和右侧摩擦块垫片之间，左侧压力传感器和右侧压力传感器均反馈制动压力信号给电子控制单元。

　　作为本发明的优化方案，制动执行部分还包括左侧限位开关和右侧限位开关，左侧限位开关设置在左侧螺母与左侧摩擦块垫片之间，左侧限位开关位于左侧摩擦块垫片的中心位置，右侧限位开关设置在右侧螺母与右侧摩擦块垫片之间，右侧限位开关位于右侧摩擦块垫片的中心位置。

　　作为本发明的优化方案，左侧限位开关和右侧限位开关均为常开触点开关，左侧丝杆的前端与左侧限位开关相接触，使得左侧限位开关的触点闭合，左侧限位开关将触点闭合信息传输给电子控制单元，右侧丝杆的前端与右侧限位开关相接触，使得右侧限位开关的触点闭合，右侧限位开关将触点闭合信息传输给电子控制单元，电子控制单元接收到左侧限位开关将触点闭合的信息或右侧限位开关将触点闭合的信息，电子控制单元控制步进电机断电。

　　作为本发明的优化方案，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构还包括冷却风扇和温度传感器，冷却风扇设置在锂电池的一侧，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构内部还设置有散热通道，散热通道中设置有金属散热细网，温度传感器将所测的温度传输给电子控制单元，电子控制单元判断温度达到一定值时，控制冷却风扇转动工作。

　　作为本发明的优化方案，电子控制单元控制再生电机的通断电，再生电机自带风扇，风扇用于再生电机和电磁离合器的散热。

　　本发明具有积极的效果：1)本发明为解耦分布式制动执行机构，无需布置整车制动管道，易于与其它系统集成控制，结构紧凑、布置方便且动态响应迅速；

　　2)本发明可将制动能量转变为电能，并可直接用于驱动制动执行机构动作，提高制动能量利用效率及降低能源消耗；

　　3)本发明的再生电机工作时，能产生制动转矩分担制动负荷，降低制动盘摩擦副的磨损，提高摩擦副的使用寿命及抗热衰退性能；

　　4)本发明具有较好的抗失效能力，各个制动执行机构相对独立，如果其中一个出现故障，其它几个仍可使汽车可靠减速、停车；

　　5)本发明易于实现应急制动功能，可由汽车自身制动能量驱动制动执行机构动作，实现汽车应急制动；

　　其中：1、车轮制动盘，11、电磁离合器，12、再生电机，24、摩擦块，25、电子控制单元，26、锂电池，211、左侧步进电机，212、右侧步进电机，221、左侧行星齿轮机构，222、右侧行星齿轮机构，231、左侧丝杆，232、右侧丝杆，233、左侧螺母，234、右侧螺母，27、左侧摩擦块垫片，28、右侧摩擦块垫片，29、左侧压力传感器，210、右侧压力传感器，213、左侧限位开关，214、右侧限位开关，3、冷却风扇。

　　在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

　　在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

　　如图1-2所示，本发明公开了汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构，该汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构设置在每个车轮制动盘1处，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构包括再生电机部分和制动执行部分，再生电机部分包括电磁离合器11和再生电机12，电磁离合器11和再生电机12均沿车轮制动盘1轴向布置，电磁离合器11结合kaiyun时，车轮制动盘1带动再生电机12转动，将汽车的制动能量转变为电能并为制动执行部分提供制动力矩；制动执行部分包括步进电机、行星齿轮机构、丝杆螺母机构和摩擦块24，行星齿轮机构的行星架与丝杆螺母机构相连，步进电机带动行星齿轮机构的太阳轮转动，丝杆螺母机构将丝杆的旋转运动转变为螺母的直线运动，丝杆螺母机构的螺母推动摩擦块24压向车轮制动盘1进行摩擦制动。其中，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构为解耦分布式制动系统，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构设置在每个车轮制动盘1处，各个汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构之间互不干涉；再生电机部分和制动执行部分通过导线连接，再生电机部分的壳体与车桥固定连接。

　　制动执行部分还包括电子控制单元25和锂电池26，步进电机包括左侧步进电机211和右侧步进电机212，行星齿轮机构包括左侧行星齿轮机构221和右侧行星齿轮机构222，丝杆螺母机构包括左侧丝杆231、右侧丝杆232、左侧螺母233和右侧螺母234，电子控制单元25控制步进电机转动，左侧步进电机211和右侧步进电机212关于车轮制动盘1对称布置，左侧步进电机211与左侧行星齿轮机构221的太阳轮连接，右侧步进电机212与右侧行星齿轮机构222的太阳轮连接，左侧行星齿轮机构221的行星架与左侧丝杆231相连接，右侧行星齿轮机构222的行星架与右侧丝杆232相连接，左侧螺母233和左侧丝杆231相连接，右侧螺母234与右侧丝杆232相连接，锂电池26用于为汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构提供电能。其中，左侧步进电机211的旋转轴与左侧行星齿轮机构221的太阳轮固定连接，右侧步进电机212的旋转轴与右侧行星齿轮机构222的太阳轮固定连接，所以，当步进电机转动时，左侧行星齿轮机构221的太阳轮和右侧行星齿轮机构222的太阳轮转动，左侧行星齿轮机构221的太阳轮通过左侧行星齿轮机构221的行星架带动左侧丝杆231转动，右侧行星齿轮机构222的太阳轮通过右侧行星齿轮机构222的行星架带动右侧丝杆232转动，起到减速增扭的作用，同时可以减少步进电机的尺寸。

　　制动执行部分还包括左侧摩擦块垫片27和右侧摩擦块垫片28，左侧摩擦块垫片27与左侧螺母233相连，右侧摩擦块垫片28与右侧螺母234相连，摩擦块24包括左侧的摩擦块和右侧的摩擦块，左侧的摩擦块连接在左侧摩擦块垫片27上，右侧的摩擦块连接在右侧摩擦块垫片28上。其中，左侧丝杆231和右侧丝杆232分别和左侧螺母233和右侧螺母234配合，左侧丝杆231和右侧丝杆232的旋转运动分别转换为左侧螺母233和右侧螺母234的直线移动，推动左侧摩擦块垫片27和右侧摩擦块垫片28一起移动，当步进电机转动时，通过行星齿轮机构减速增扭，再由丝杆螺母机构通过左侧摩擦块垫片27和右侧摩擦块垫片28压向车轮制动盘1实施摩擦制动。

　　制动执行部分还包括左侧压力传感器29和右侧压力传感器210，左侧压力传感器29和右侧压力传感器210为压电式压力传感器或应变式压力传感器，左侧压力传感器29设置在左侧的摩擦块和左侧摩擦块垫片27之间，右侧压力传感器210设置在右侧的摩擦块和右侧摩擦块垫片28之间，左侧压力传感器29和右侧压力传感器210均反馈制动压力信号给电子控制单元25。当左侧的摩擦块和右侧的摩擦块被推动而与车轮制动盘1接触时，左侧压力传感器29或右侧压力传感器210会立即产生一个电压信号给电子控制单元25。由于零部件个体差异及不确定性，一般很难保证左侧的摩擦块和右侧的摩擦块能够同时与车轮制动盘1接触而施加制动力。因此，当汽车制动时，电子控制单元25会根据左侧压力传感器29或右侧压力传感器210判断左侧的摩擦块和右侧的摩擦块与车轮制动盘1的接触情况，若一侧先接触，则控制该侧的步进电机暂停工作，等待另一侧的摩擦块与车轮制动盘1接触后同时施加制动力，这样车轮制动盘1两侧受力平衡，有利于对制动力矩的控制与制动摩擦副的使用寿命，而且，利用步进电机由起始位置至摩擦块接触制动时的位置所转动的步数，可以间接判断摩擦块的磨损情况，若摩擦块的磨损已达到上限值，电子控制单元25则会及时发出报警信息提示驾驶员注意。

　　制动执行部分还包括左侧限位开关213和右侧限位开关214，左侧限位开关213设置在左侧螺母233与左侧摩擦块垫片27之间，左侧限位开关213位于左侧摩擦块垫片27的中心位置，右侧限位开关214设置在右侧螺母234与右侧摩擦块垫片28之间，右侧限位开关214位于右侧摩擦块垫片28的中心位置。左侧限位开关213和右侧限位开关214均为常开触点开关，左侧丝杆231的前端与左侧限位开关213相接触，使得左侧限位开关213的触点闭合，左侧限位开关213将触点闭合信息传输给电子控制单元25，右侧丝杆232的前端与右侧限位开关214相接触，使得右侧限位开关214的触点闭合，右侧限位开关214将触点闭合信息传输给电子控制单元25，电子控制单元25接收到左侧限位开关213将触点闭合的信息或右侧限位开关214将触点闭合的信息，电子控制单元25控制步进电机断电。其中，当左侧丝杆231和右侧丝杆232回位至极限位置时，左侧丝杆231和右侧丝杆232的前端分别与左侧限位开关213和右侧限位开关214接触，使左侧限位开关213和右侧限位开关214的触点闭合，同时将触点闭合的信息传输给电子控制单元25，电子控制单元25接收到左侧限位开关213和右侧限位开关214的触点闭合信息，则立即控制步进电机断电或反转一定的角度，防止左侧丝杆231和右侧丝杆232损坏步进电机、左侧摩擦块垫片27、右侧摩擦块垫片28以及行星齿轮机构。

　　汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构还包括冷却风扇3和温度传感器，冷却风扇3设置在锂电kaiyun池26的一侧，汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构内部还设置有散热通道，散热通道中设置有金属散热细网，温度传感器将所测的温度传输给电子控制单元25，电子控制单元25判断温度达到一定值时，控制冷却风扇3转动工作。其中，冷却风扇将气流由汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构的外侧吸入经过散热通道将热量散出，达到控制汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构温度的目的。

　　电子控制单元25控制再生电机12的通断电，再生电机12自带风扇，风扇用于再生电机12和电磁离合器11的散热。其中，电磁离合器11和再生电机12沿车轮制动盘1轴向布置，车轮制动盘1与电磁离合器11的主动部分固定连接，电磁离合器11的主动部分与车轮制动盘1的半轴通过滚针轴承连接，即车轮制动盘1转动，则电磁离合器11的主动部分转动，电磁离合器11的从动部分与再生电机12的转子固定连接。当电磁离合器11内的电磁线的转子转动，当电磁离合器11内的电磁线转子间的动力中断，再生电机12停止工作。

　　再生电机12为电动、发电一体机。当再生电机12的转子被车轮制动盘1带着转动时，即进入发电机模式，在提供部分制动力矩而降低摩擦副负担的同时，将汽车制动能量转变为电能，送向步进电机、冷却风扇3及锂电池26等，起到高效回收制动能量的作用。当汽车处于急加速、爬坡等工况时，电子控制单元25可控制给再生电机12供电，此时进入电动机模式，再生电机12通过电磁离合器11、车轮制动盘1给车轮提供辅助驱动转矩。再生电机12自带风扇，用于电磁离合器11与再生电机12的散热。

　　锂电池26为制动执行机构提供电能，并存储再生电机12制动时回收的能量，其电压值略高于汽车的供电电压，且与汽车电源连接线之间加设一个二级管。通常，锂电池26电压高于汽车电源电压，二极管截止，制动执行机构电源系统相对独立；当锂电池26电压低于汽车电源电压时，二级管导通，汽车电源系统给锂电池26供电，使制动执行机构保持正常性能。这样，若汽车电源系统发生突发故障，制动执行机构仍能正常工作，提高工作可靠性。

　　整个制动系统采用分层式控制结构，设置有制动系统总控制单元及每个电子控制单元25。制动系统总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮目标制动力及与汽车其他系统间的信息交互。各个电子控制单元25用于采集制动压力、壳体温度及限位开关等信息，根据制动系统总控制单元指令控制制动执行机构动作，实现制动能量回收利用及车轮减速、制动，并将相关信息反馈给制动系统总控制单元。

　　当汽车制动时，电子控制单元25优先根据制动工况控制电磁离合器11接合，车轮制动盘1通过电磁离合器11带动再生电机12转动，将汽车制动能量转变为电能并提供部分制动力矩，达到回收制动能量，分流制动负荷，降低摩擦副磨损的目的。当再生电机12提供的制动力矩不够时，电子控制单元25控制步进电机转动，通过行星齿轮机构与丝杆螺母机构将摩擦块推向车轮制动盘1实施摩擦制动。

　　本汽车电子机械制动系统制动执行机构的布置示意图，整车采用解耦分布式制动系统，每个车轮制动盘1处设有一个独立的汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构，各个汽车电子机械制动系统自供电式双电机制动执行机构之间互不干涉。

　　应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

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