本發(fā)明涉及汽車制動技術領域，尤其涉及一種新型電磁式汽車鉗盤制動系統(tǒng)。

背景技術：

當前乘用車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本為通過制動踏板經(jīng)真空助力器將輸入力放大后，由推桿推動制動卡鉗內(nèi)的活塞，再由活塞推動摩擦片與制動盤接觸，產(chǎn)生制動力，來使車輛減速至停止。對于駐車系統(tǒng)的設計，往往也是由手剎或電機帶動后卡鉗或者后制動鼓實現(xiàn)。該套系統(tǒng)存在組成復雜，重量較大，液壓系統(tǒng)響應較慢，且容易存在管路漏液、或者管路有空氣時剎車偏軟等問題，機械結(jié)構(gòu)的真空助力器往往不能很好地滿足駕駛員對制動感覺的需求等問題。汽車制動系統(tǒng)相關的召回，絕大多數(shù)與制動管路漏液相關。伴隨著對整車能耗要求的提升，降低整車重量是提高燃油消耗的有效途徑，對于新能源汽車，尤其是電動車來說，直接省去真空助力系統(tǒng)、液壓制動管路以及制動液等，可帶來可觀的重量方面的目標提升。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種新型電磁式汽車鉗盤制動系統(tǒng)，對傳統(tǒng)液壓驅(qū)動的鉗盤式制動系統(tǒng)升級為電磁驅(qū)動的制動系統(tǒng)，可以有效降低系統(tǒng)復雜程度，降低失效風險，且電磁相比于液壓更快的相應速度，也可降低車輛的制動距離，提升了汽車行車制動安全。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種新型電磁式汽車鉗盤制動系統(tǒng)，包括制動踏板、制動踏板力模擬裝置、信號采集模塊、控制系統(tǒng)模塊和若干個制動卡鉗總成，所述制動踏板力模擬裝置包括電機本體，所述電機本體包括電機定子和位于電機定子內(nèi)部中心的滾珠絲杠螺桿，所述滾珠絲杠螺桿在電機本體電磁力作用下位于電機定子內(nèi)部中心轉(zhuǎn)動，所述滾珠絲杠螺桿端部與制動踏板固定連接，所述電機定子與滾珠絲杠螺桿之間安裝設有若干個滾子；所述制動卡鉗總成包括卡鉗本體和預埋線圈制動盤，所述卡鉗本體具有“c”字形狀的制動卡鉗腔，所述卡鉗本體在制動卡鉗腔的兩端腔壁上分別設有控制彈簧，兩個控制彈簧上分別設有預埋繞組摩擦片，兩個預埋繞組摩擦片位于卡鉗本體的制動卡鉗腔中，兩個預埋繞組摩擦片之間形成摩擦制動卡鉗空間，所述預埋線圈制動盤一端端部位于摩擦制動卡鉗空間中；所述預埋線圈制動盤上設有電磁線圈a，所述預埋繞組摩擦片上設有電磁線圈b，每個制動卡鉗總成的一個預埋線圈制動盤的電磁線圈a和兩個預埋繞組摩擦片的電磁線圈b分別與控制系統(tǒng)模塊電連接，所述控制系統(tǒng)模塊與外部電源電連接，所述電機本體與控制系統(tǒng)模塊電連接；所述信號采集模塊與控制系統(tǒng)模塊電連接，所述信號采集模塊分別與每個制動卡鉗總成的預埋線圈制動盤電連接。

為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明還包括前視毫米波雷達模塊，所述前視毫米波雷達模塊用于探測汽車周圍的障礙物，所述前視毫米波雷達模塊與信號采集模塊電連接。

為了便于對制動踏板的踏板位移進行探測，所述制動踏板附近設有踏板位移傳感器，所述踏板位移傳感器與信號采集模塊電連接，所述踏板位移傳感器用于探測制動踏板的踏板位移數(shù)值并將踏板位移數(shù)值傳輸至信號采集模塊、控制系統(tǒng)模塊中；所述控制系統(tǒng)模塊中包括微分模塊，所述微分模塊根據(jù)踏板位移數(shù)值獲取對應踏板的角速度信息與角加速度信息。

為了便于本發(fā)明對汽車的其他運行情況進行探測，本發(fā)明還包括汽車車速傳感器、輪轂速度傳感器和壓力傳感器，所述汽車車速傳感器、輪轂速度傳感器、壓力傳感器分別與信號采集模塊電連接；所述汽車車速傳感器用于探測汽車運行速度大小數(shù)據(jù)并將汽車運行速度大小數(shù)據(jù)傳輸至信號采集模塊、控制系統(tǒng)模塊中；所述輪轂速度傳感器用于探測汽車輪轂運行速度大小數(shù)據(jù)并將汽車輪轂運行速度大小數(shù)據(jù)傳輸至信號采集模塊、控制系統(tǒng)模塊中；所述壓力傳感器用于探測預埋繞組摩擦片與預埋線圈制動盤相互間壓力大小數(shù)據(jù)并將該壓力大小數(shù)據(jù)傳輸至信號采集模塊、控制系統(tǒng)模塊中。

本發(fā)明較現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明對傳統(tǒng)液壓驅(qū)動的鉗盤式制動系統(tǒng)升級為電磁驅(qū)動的制動系統(tǒng)，可以有效降低系統(tǒng)復雜程度，降低失效風險，且電磁相比于液壓更快的相應速度，也可降低車輛的制動距離，提升了汽車行車制動安全。

(2)本發(fā)明具有響應迅速，而且可以通過調(diào)節(jié)電流大小來調(diào)節(jié)摩擦片與制動盤間的正壓力，進而達到線控摩擦力的效果，實現(xiàn)防抱死功能；同時迅速相應也可有效解決傳統(tǒng)車上制動拖滯的問題，降低車輛在制動方面的能耗。

(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，相比于傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，省去了真空助力系統(tǒng)、主缸、制動液等，在節(jié)省重量，降低系統(tǒng)復雜程度的基礎上，避免由于制動液漏液、管路失效等帶來的相關的問題；制動踏板的感覺也會由于踏板模擬裝置的介入而得到改善。

(4)相比于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，前視毫米波雷達模塊的引入，使得整個電磁制動系統(tǒng)控制實現(xiàn)閉環(huán)，改善了系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖中的附圖標記所對應的名稱為：

1－制動踏板，2－制動踏板力模擬裝置，3－電機定子，4－電機本體，5－滾珠絲杠螺桿，6－滾子，7－踏板位移傳感器，8－信號采集模塊，9－前視毫米波雷達模塊，10－控制系統(tǒng)模塊，11－制動卡鉗總成，12－卡鉗本體，13－控制彈簧，14－預埋繞組摩擦片，15－預埋線圈制動盤。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明：

如圖1所示，一種新型電磁式汽車鉗盤制動系統(tǒng)，包括制動踏板1、制動踏板力模擬裝置2、信號采集模塊8、控制系統(tǒng)模塊10和若干個制動卡鉗總成11，制動踏板力模擬裝置2包括電機本體4，電機本體4包括電機定子3和位于電機定子3內(nèi)部中心的滾珠絲杠螺桿5，滾珠絲杠螺桿5在電機本體4電磁力作用下位于電機定子3內(nèi)部中心轉(zhuǎn)動，滾珠絲杠螺桿5端部與制動踏板1固定連接，電機定子3與滾珠絲杠螺桿5之間安裝設有若干個滾子6。制動卡鉗總成11包括卡鉗本體12和預埋線圈制動盤15，卡鉗本體12具有“c”字形狀的制動卡鉗腔，卡鉗本體12在制動卡鉗腔的兩端腔壁上分別設有控制彈簧13，兩個控制彈簧13上分別設有預埋繞組摩擦片14，兩個預埋繞組摩擦片14位于卡鉗本體12的制動卡鉗腔中，兩個預埋繞組摩擦片14之間形成摩擦制動卡鉗空間，預埋線圈制動盤15一端端部位于摩擦制動卡鉗空間中。預埋線圈制動盤15上設有電磁線圈a，預埋繞組摩擦片14上設有電磁線圈b，每個制動卡鉗總成11的一個預埋線圈制動盤15的電磁線圈a和兩個預埋繞組摩擦片14的電磁線圈b分別與控制系統(tǒng)模塊10電連接，控制系統(tǒng)模塊10與外部電源電連接，電機本體4與控制系統(tǒng)模塊10電連接。信號采集模塊8與控制系統(tǒng)模塊10電連接，信號采集模塊8分別與每個制動卡鉗總成11的預埋線圈制動盤15電連接。當有流向相同的電流流經(jīng)預埋繞組摩擦片14的電磁線圈b與預埋線圈制動盤15的電磁線圈a時，一側(cè)的預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15相互吸引；同時，通過制動卡鉗總成11浮鉗的結(jié)構(gòu)特征，另外一側(cè)的預埋繞組摩擦片14也會由于電磁力的作用與預埋線圈制動盤15產(chǎn)生貼合。當無需制動時，只需要使預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15中的電流反向，兩者將會迅速分開。

如圖1所示，本發(fā)明還包括前視毫米波雷達模塊9，前視毫米波雷達模塊9用于探測汽車周圍的障礙物，前視毫米波雷達模塊9與信號采集模塊8電連接。

如圖1所示，制動踏板1附近設有踏板位移傳感器7，踏板位移傳感器7與信號采集模塊8電連接，踏板位移傳感器7用于探測制動踏板1的踏板位移數(shù)值并將踏板位移數(shù)值傳輸至信號采集模塊8、控制系統(tǒng)模塊10中?？刂葡到y(tǒng)模塊10中包括微分模塊，微分模塊根據(jù)踏板位移數(shù)值獲取對應踏板的角速度信息與角加速度信息。

本發(fā)明還包括汽車車速傳感器、輪轂速度傳感器和壓力傳感器，汽車車速傳感器、輪轂速度傳感器、壓力傳感器分別與信號采集模塊8電連接。汽車車速傳感器用于探測汽車運行速度大小數(shù)據(jù)并將汽車運行速度大小數(shù)據(jù)傳輸至信號采集模塊8、控制系統(tǒng)模塊10中。輪轂速度傳感器用于探測汽車輪轂運行速度大小數(shù)據(jù)并將汽車輪轂運行速度大小數(shù)據(jù)傳輸至信號采集模塊8、控制系統(tǒng)模塊10中。壓力傳感器用于探測預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15相互間壓力大小數(shù)據(jù)并將該壓力大小數(shù)據(jù)傳輸至信號采集模塊8、控制系統(tǒng)模塊10中。

本發(fā)明的電磁式汽車鉗盤制動系統(tǒng)具體工作過程如下：當駕駛員踩制動踏板進行制動時，踏板位移傳感器7采集相對的踏板位移數(shù)值，經(jīng)通過微分模塊，獲得對應的踏板角速度信息與角加速度信息，以此來判定駕駛員的制動意圖；同時汽車車速傳感器、輪轂速度傳感器和壓力傳感器分別探測并采集汽車運行速度大小數(shù)據(jù)、輪轂運行速度大小數(shù)據(jù)、預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15相互間壓力大小數(shù)據(jù)以及前視毫米波雷達模塊9探測到的前方障礙物情況等，都會通過相關的傳感器被轉(zhuǎn)換成電信號輸入到信號采集模塊8中，信號采集模塊8根據(jù)各個傳感器的采集精度及信號質(zhì)量，預先設置不同類型及帶寬的濾波器，以獲取給控制系統(tǒng)模塊10質(zhì)量最佳的輸入信號?？刂葡到y(tǒng)模塊10會綜合輸入信號的情況，基于預先設置的控制算法輸出給制動執(zhí)行機構(gòu)(即制動卡鉗總成11)相應的指令，也就是在預埋繞組摩擦片14以及預埋線圈制動盤15上的繞組電流強度大小，來獨立控制每一個車輪上的制動力矩的大小。

對于預埋繞組摩擦片14和預埋線圈制動盤15，初始設定上面的繞組正好流向相反，當有相同的電流流經(jīng)預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15時，形成相反的兩個磁極產(chǎn)生摩擦力所需的正壓力。正壓力的大小可以通過電流大小來相互調(diào)節(jié)。在該系統(tǒng)中，預埋線圈制動盤15的位置是相對固定的，預埋繞組摩擦片14的通過電磁力的作用擺脫控制彈簧13拉力的限制，被吸引到預埋線圈制動盤15上。當不需要制動力時，可以在預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15上施加反向的電流，由于電磁力的作用，兩者會迅速脫離開來。通過車輪的防抱死功能也可通過調(diào)節(jié)預埋線圈制動盤15與預埋繞組摩擦片14上的電流大小來調(diào)節(jié)正壓力大小進而調(diào)節(jié)制動力大小來實現(xiàn)原來液壓制動系統(tǒng)的保壓、增壓與減壓功能。另外的，由于可以通過電流來精確控制制動力的大小，因此可以在辨識路面附著系數(shù)的前提下，使每個車輪始終處于附著系數(shù)最大的狀態(tài)，達到最佳的制動效果。

控制系統(tǒng)模塊10必須考慮到當相關部件失效時，駕駛員的制動意圖也需要通過制動系統(tǒng)進行一定程度地體現(xiàn)，因此本發(fā)明中也設計了失效備保護裝置。通過在卡鉗本體12內(nèi)設置一個控制彈簧13，其初始狀態(tài)是將預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15相互夾緊，確保一定程度的制動力，當系統(tǒng)正常工作時，通過電磁力的作用，將預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15分開，當電磁功能失效時，控制彈簧13將頂住預埋繞組摩擦片14與預埋線圈制動盤15，使得車輛處于制動狀態(tài)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。