CN102336133A - 电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，该系统包括制动器装置，制动反馈传动装置，制动推进装置和制动能回收装置；制动时，驱动离合装置分离，制动离合装置结合，制动反馈传动装置将车轮动能传递到制动推进装置；在低制动强度下只将车轮动能传递到轮毂电机，轮毂电机发电量较小，推进螺母推进力较小，制动器不产生制动，在高制动强度下轮毂电机发电量较大，推进螺母推进力较大，制动器与轮毂电机一起产生制动；驱动时，驱动离合装置结合，制动离合装置分离，轮毂电机作为驱动电机驱动车轮转动。可充分利用车轮轮毂的内部空间，易于与轮毂电机电动汽车结合，达到高效驱动、安全制动和节能降耗的效果。

Description

电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统

技术领域

本发明涉及电动汽车制动能回收和轮毂电机驱动技术领域，尤其涉及一种电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统。

背景技术

目前，国内外现有汽车制动能回收技术主要有液压能回收方式、摩擦热能回收方式、直接电能回收方式，由于制动时间短，能量回收利用率普遍较低，而且结构复杂、成本高，很难实用化。目前，具有制动能回收功能的汽车制动系统仍在完善和改进之中。

发明内容

本发明提供一种电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，用以解决现有技术中的缺陷，实现安全制动和节能降耗、轮毂直接驱动车轮行驶。

本发明实施例提供一种电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，包括：

制动反馈传动装置，包括制动盘和动能传递组件，所述动能传递组件的输入端由车轴驱动；

制动推进装置，包括推进柱、推进螺杆、回位弹簧、推进螺母、发电主动齿轮和发电从动齿轮；所述发电主动齿轮固定设置在所述推进螺母外缘，所述推进螺母套设在所述推进螺杆上并靠近其第二端，且与所述推进螺杆以螺纹方式连接；所述推进柱的第一端设置推进柱端面轴承，所述推进柱端面轴承通过设置在所述推进柱上的回位弹簧抵靠在所述推进螺母上；所述推进螺杆的第一端与所述动能传递组件的输出端连接，所述推进螺母在所述推进螺杆的驱动下，并通过控制轮毂电机发电量控制作用在所述发电主动齿轮上的力，以控制推进螺母的推进力；所述发电从动齿轮与所述发电主动齿轮啮合传动；所述回位弹簧作用于所述推进柱的弹力驱动方向与所述推进螺母和发电主动齿轮对所述推进柱的推动力方向相反；

制动器装置，包括制动块，所述制动块与所述推进柱的第二端接触，并随所述推进柱的轴向移动而抵触制动盘进行制动；

制动能回收装置，包括轮毂电机、驱动离合装置和制动离合装置，所述制动离合装置控制所述发电从动齿轮与所述轮毂电机的转子传动结合或分离，结合时带动所述转子在轮毂电机的定子中转动发电；所述驱动离合装置用以在制动离合装置处于分离状态下通过所述轮毂电机直接驱动车轴。

本发明提供的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，制动时，驱动离合装置分离，制动离合装置结合，制动反馈传动装置将车轮动能传递到制动推进装置；在低制动强度下只将车轮动能传递到轮毂电机，轮毂电机发电量较小，推进螺母推进力较小，制动器不产生制动，在高制动强度下轮毂电机发电量较大，推进螺母推进力较大，制动器装置与轮毂电机一起产生制动，并且无需外部提供制动所需的促动能量，可将车轮的旋转动能高效地转化为电能为车载蓄电池充电，达到安全制动和节能降耗的目的；驱动时，驱动离合装置结合，制动离合装置分离，轮毂电机作为驱动电机直接驱动车轴和车轮转动。

附图说明

图1为本发明实施例的剖视结构示意图。

图2为本发明最佳实施例的剖视结构示意图。

图3为本发明最佳实施例的参考状态结构示意图。

附图标记：

01-发电主动齿轮；   02-发电从动齿轮；     03-第一主动齿轮；

04-第一从动齿轮；   05-第二主动齿轮；     06-第二从动齿轮；

07-制动块；         15-推进螺杆端面轴承；

16-制动盘；         11-制动钳；           16’-一级主动齿轮；

1-C形板；           12-第一制动块；       2-一级从动齿轮；

19-定子；           12’-第二制动块；     3-二级主动齿轮；

51-转子；           7-支撑板；            4-二级从动齿轮；

10-推进柱端面轴承； 13-推进柱；           9-三级主动齿轮；

14-回位弹簧；       91-推进螺母；         5-四级从动齿轮；

8-三级从动齿轮；    17-车轴；             18-车轮；

20-驱动离合装置；   20’-二级轴；         40-四级轴；

6-四级主动齿轮；    13’-推进螺杆；       21-制动离合装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

如图1所示，本发明实施例提供一种电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，该系统由制动反馈传动装置、制动推进装置、制动器装置、制动能回收装置和壳体组成；

制动反馈传动装置，包括制动盘16和动能传递组件，动能传递组件的输入端和制动盘16均固定连接在车轴17上随车轴17转动；该实施例中动能传递组件具体为第一主动齿轮03和第一从动齿轮04，第一主动齿轮03中心孔固定在车轴17上并随车轴17转动，第一从动齿轮04与第一主动齿轮03啮合传动。

制动推进装置，包括推进柱13、推进螺杆13’、推进螺母91、回位弹簧14、发电主动齿轮01和发电从动齿轮02；其中发电主动齿轮01固定设置在推进螺母91的外缘(在本实施例中两者为一体设置)；推进螺母91套设在推进螺杆13’第二端上，且与推进螺杆13’以螺纹方式连接；推进螺杆13’的第一端与动能传递组件的输出端连接，推进柱的第一端设置有推进柱端面轴承10，推进柱端面轴承10通过穿设在推进柱13上的回位弹簧14抵靠在推进螺母91上，本实施例中第一从动齿轮04设在推进螺杆13’的第一端，带动推进螺杆13’转动，推进螺杆13’在输出端(第一从动齿轮04)的带动下转动，推进螺母在推进螺杆13’的驱动下，并通过控制轮毂电机发电量控制作用在发电主动齿轮01上的力，以控制推进螺母的推进力；发电从动齿轮02与发电主动齿轮01啮合传动；回位弹簧14作用于推进柱13的弹力驱动方向与推进螺母和发电主动齿轮01对推进柱13的推进力方向相反；

制动器装置，包括制动块07，制动块07与推进柱13的第二端接触，随推进柱13的轴向移动而抵触制动盘16进行制动；

制动能回收装置，包括轮毂电机、制动离合装置21和驱动离合装置20，发电从动齿轮02与轮毂电机的转子51传动相连(本实施例中具体通过第二主动齿轮05与制动离合装置21一体设置且与发电从动齿轮02同轴设置，第二从动齿轮06与第二主动齿轮05啮合，第二从动齿轮06与转子51一体设置并通过驱动离合装置20设置在车轴17上)，以带动转子51在轮毂电机的定子19中转动发电。

本发明提供的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，车辆制动时，轮毂电机作为发电机工作，制动离合装置21结合，驱动离合装置20分离，车轴17转动带动第一主动齿轮03转动，第一从动齿轮04与第一主动齿轮03啮合带动推进螺杆13’转动，车辆制动时，轮毂电机作为发电机工作，与推进螺杆13’螺纹连接的推进螺母91及发电主动齿轮01受发电阻力使其与推进螺杆13’相对转动而向制动盘16方向滑移，推动推进柱端面轴承10压缩回位弹簧14从而推动推进柱13，进而推动制动块07抵靠制动盘16进行制动，同时，推进螺杆13’带动发电主动齿轮01转动，进而带动发电从动齿轮02转动，使得与发电从动齿轮02同轴设置的第二主动齿轮05转动，进而带动与转子51一体设置的第二从动齿轮06转动发电。车辆驱动时，制动离合装置21分离，驱动离合装置20结合，轮毂电机作为电机工作，其动力通过驱动离合装置20直接传递给车轴17和车轮18使车辆前进。上述的结构，可充分利用车毂的内部空间，使空间布置更合理，无需外部提供制动所需的驱动能量，可将车轮的动能通过轮毂电机转化为电能为车载蓄电池充电，达到安全制动和节能降耗的效果。

作为上述实施例的最佳实施方式：

如图2所示，制动器装置由制动钳11、第一制动块12、第二制动块12’、制动盘16和一级主动齿轮16’组成，制动盘16和一级主动齿轮16’两部件为一体设置结构；一级主动齿轮16’随制动盘16一起中心固定穿设在车轴17上，随车轮18转动，其中，制动钳11呈U形，倒置于制动盘16和一级主动齿轮16’上，第一制动块12及第二制动块12’分别相对设置在制动钳11内侧，并分别置于一体结构件制动盘16和一级主动齿轮16’的两外侧；

壳体由C形板1和支撑板7组成；支撑板7顶部与定子19边缘通过螺栓固定，C形板1开口端通过螺栓固定在支撑板7的第一侧，如图示为左侧，制动钳11通过螺栓固定在C形板1上，C形板1与支撑板7下部穿设有二级轴20’，并且二级轴与C形板1及支撑板7之间均设轴承；C形板1与支撑板7中部穿设有推进柱13，推进柱13能在外力作用下沿轴向滑移；支撑板7上部穿设有四级轴40；四级轴40和制动离合装置支撑在支撑板7之上；

制动反馈传动装置主要由一级从动齿轮2、二级主动齿轮3和二级从动齿轮4组成，一级从动齿轮2设置在二级轴20’第一端(如图示左端)并与一级主动齿轮16’啮合，二级主动齿轮3设置在二级轴20’第二端(如图示右端)与二级从动齿轮4啮合；二级从动齿轮4设置在推进螺杆13’第一端(如图示右端)并与其一体设置(当然，二级从动齿轮4与推进螺杆13’之间也可为设置为键连接、其他可拆卸结构或为焊机等其他固定连接)，二级主动齿轮3和二级从动齿轮4均设置在支撑板7朝向轮毂电机的一侧(如图示右侧)；

制动推进装置由推进螺母91、三级主动齿轮9、三级从动齿轮8、推进柱端面轴承10、推进柱13、推进螺杆13’、回位弹簧14和推进螺杆端面轴承15组成，其中推进柱13穿设于C形板1及制动钳11的侧壁并延伸至制动钳11内部，第二制动块12’设置在制动钳11的内侧壁并与推进柱13的第二端接触，推进柱13第一端设推进柱端面轴承10，推进柱端面轴承10通过穿设在推进柱13上的回位弹簧14抵靠在推进螺母91上，推进螺母91设置在推进螺杆13’第二端上并与其螺纹配合，推进螺母91外周面设有齿，构成三级主动齿轮9，推进螺母91和三级主动齿轮9两部件为一体设置，三级主动齿轮9与上述实施例中的发电主动齿轮01的作用相同；其中三级主动齿轮9的宽度大于与其啮合的三级从动齿轮8(相当于上述实施例中的发电从动齿轮02)的宽度，或三级主动齿轮9与三级从动齿轮8的宽度之和大于推进柱13沿轴向的位移，以保证即便三级主动齿轮9随推进螺杆移动的同时仍然能与三级从动齿轮8啮合，推进螺杆13’设置在支撑板7上，其中，推进螺杆13’上设有推进螺杆端面轴承15，推进柱端面轴承10与C形板1之间的推进柱13上穿设有回位弹簧14；回位弹簧14的伸缩量与推进柱13的滑移位移相当；

制动能回收装置由四级主动齿轮6，转子51，四级从动齿轮5，定子19、制动离合装置21和驱动离合装置20组成，其中转子51和四级从动齿轮5两部件为一体设置结构，通过驱动离合装置20支撑在车轴17上，三级从动齿轮8和四级主动齿轮6分别设置在四级轴40的两端，四级主动齿轮6与四级从动齿轮5啮合并置于二级主动齿轮3和二级从动齿轮4朝向轮毂电机的一侧(如图示右侧)。驱动离合装置20设在车轴17上，四级主动齿轮6与制动离合装置为一体设置，节约空间。

当车辆驱动行驶时，制动离合装置21分离，四级主动齿轮6与三级从动齿轮8分离，三级主动齿轮9、三级从动齿轮8与轮毂电机转子之间没有动力传递，制动器装置和制动能回收装置均不消耗能量，与此同时驱动离合装置结合，将轮毂电机转子与车轴结合起来，轮毂电机做电动机使用，驱动车轴转动，进而驱动车轮转动。制动时，制动离合装置结合(三级从动齿轮与四级主动齿轮之间传动结合)，驱动离合装置分离，推进螺母外缘的三级主动齿轮受到来自轮毂电机制动发电阻力，推进螺母被推进螺杆推动，进而当轮毂电机发电量达到设定值门限时(对应于高制动强度)，推进螺母推动推进柱克服回位弹簧阻力推动第二制动块制动，此时制动能通过制动推进装置同时被轮毂电机转化为电能和通过制动器转化为热能；当轮毂电机发电量未达到设定值门限时(对应于低制动强度)，推进螺母不能推动推进柱克服回位弹簧阻力推动制动块制动，此时制动能通过制动推进装置大部分被轮毂电机转化为电能(除传动系统内摩擦消耗的能量)；四级从动齿轮带动所述轮毂电机转子在轮毂电机定子中转动发电；轮毂电机转子由于发电产生的阻力通过四级从动齿轮、四级主动齿轮(制动离合装置将四级主动齿轮与其轴结合起来)、三级从动齿轮、三级主动齿轮作用在推进螺母的外缘，以便推进螺杆推动推进螺母轴向移动，进而推动推进柱轴向移动。

如图3所示，当车辆前行制动时，制动离合装置21结合，驱动离合装置20分离，车轮运动通过制动盘16和一级主动齿轮16’依次带动制动反馈传动装置中一级从动齿轮2、二级主动齿轮3、二级从动齿轮4、三级主动齿轮9、三级从动齿轮8、四级主动齿轮6、四级从动齿轮5转动，此时，通过控制开关使轮毂电机处于发电状态，由于三级主动齿轮9受到三级从动齿轮8来自于转子51与定子19之间负载制动，当轮毂电机电源端的电流足够大，该制动力足以克服推进螺母91与推进螺杆13’之间的螺纹摩擦力，二级从动齿轮4和推进螺杆13’相对推进螺母91转动，推进螺母91在推进螺杆13’上移动再依次推动推进柱端面轴承10、回位弹簧14、推进柱13和第二制动块12’向朝向制动盘的方向(如图示左)移动使得第二制动块12’与制动盘16(如图示右侧)接触，通过摩擦力进行制动，在此同时，推进螺母91和三级主动齿轮9转动驱动三级从动齿轮8转动，三级从动齿轮8带动四级轴和四级主动齿轮6转动，四级从动齿轮5带动转子51转动发电；正常运行时，通过控制开关断开汽车电瓶与轮毂电机电源端；轮毂电机失电，在三级从动齿轮8在三级主动齿轮9带动下随其转动，此时，推进螺母91也即三级主动齿轮9与推进螺杆13’的转速相同，回位弹簧14回位带动推进螺母91也即三级主动齿轮9向背离制动盘的方向(如图示右)移，第二制动块12’随其移动与制动盘之间留出间隙，保证车轮和制动盘的正常运行。推进螺母与推进螺杆之间的螺纹为非自锁螺纹配合，非自锁螺纹能够使得推进螺母在受到弹簧回复力时相对推进螺杆反向移动至初始位置，以保证车辆每次进行制动时推进螺母与推进螺杆始终处于配合状态。电动汽车反馈锁止式制动能回收制动驱动系统的轮毂电机同时也是驱动电机，当车辆前行时，制动离合装置21分离，驱动离合装置20结合，轮毂电机的转动动力经驱动离合装置20直接传递给车轴，驱动车轮18前进，此时制动反馈传动部件、不传递动力，不产生制动。

通过控制轮毂电机的发电量，电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统可工作在两种工作模式：轮毂电机单独制动工作模式、轮毂电机和制动器同时制动工作模式；当需要制动强度较小时，控制制动能回收装置中轮毂电机的发电量减小，通过轮毂电机转子51和四级从动齿轮5、四级主动齿轮和制动离合装置、三级从动齿轮8作用在三级主动齿轮9上的锁止作用力减小，使推进螺母不能克服回位弹簧14对推进柱13的弹簧反作用力，此时第二制动块12’不向制动盘侧移动即不产生制动，即为轮毂电机单独制动工作模式，制动能量通过轮毂电机全部转化为可回收的电能；当需要制动强度较大时，控制轮毂电机的发电量增大，通过轮毂电机转子51和四级传动从动齿轮5、四级主动齿轮和制动离合装置、三级传动从动齿轮8作用在三级主动齿轮9上的锁止作用力增大，推进螺母91对推进柱13的推进力增大到大于回位弹簧14对推进柱13的弹簧反作用力时，此时第二制动块12’产生制动，即为轮毂电机和制动器同时制动工作模式，制动能量一部分通过轮毂电机转化为可回收的电能，一部分通过制动器转化为摩擦热能被消耗。

上述的结构便于拆装，并且能对设置在其内的三级主动齿轮、三级从动齿轮及推进螺杆起到保护防尘作用，可充分利用车轮轮毂的内部空间，使空间布置更合理，无需外部提供制动所需的驱动能量，可将车轮的动能通过轮毂电机转化为电能为车载蓄电池充电，达到安全制动和节能降耗的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，包括：

制动反馈传动装置，包括制动盘和动能传递组件，所述动能传递组件的输入端由车轴驱动；

制动推进装置，包括推进柱、推进螺杆、回位弹簧、推进螺母、发电主动齿轮和发电从动齿轮；所述发电主动齿轮固定设置在所述推进螺母外缘，所述推进螺母套设在所述推进螺杆上并靠近其第二端，且与所述推进螺杆以螺纹方式连接；所述推进柱的第一端设置推进柱端面轴承，所述推进柱端面轴承通过设置在所述推进柱上的回位弹簧抵靠在所述推进螺母上；所述推进螺杆的第一端与所述动能传递组件的输出端连接，所述推进螺母在所述推进螺杆的驱动下，并通过控制轮毂电机发电量控制作用在所述发电主动齿轮上的力，以控制推进螺母的推进力；所述发电从动齿轮与所述发电主动齿轮啮合传动；所述回位弹簧作用于所述推进柱的弹力驱动方向与所述推进螺母和发电主动齿轮对所述推进柱的推动力方向相反；

制动器装置，包括制动块，所述制动块与所述推进柱的第二端接触，并随所述推进柱的轴向移动而抵触制动盘进行制动；

制动能回收装置，包括轮毂电机、驱动离合装置和制动离合装置，所述制动离合装置控制所述发电从动齿轮与所述轮毂电机的转子传动结合或分离，结合时带动所述转子在轮毂电机的定子中转动发电；所述驱动离合装置用以在制动离合装置处于分离状态下通过所述轮毂电机直接驱动车轴。

2.根据权利要求1所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，所述动能传递组件包括：

一级主动齿轮，作为输入端由所述车轴驱动；

一级从动齿轮，与所述一级主动齿轮啮合传动；

二级主动齿轮，通过二级轴与所述一级从动齿轮同轴连接；

二级从动齿轮，与所述二级主动齿轮啮合传动，且所述二级从动齿轮作为输出端与所述推进螺杆的第一端连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于：

所述制动块的数量为两个，制动钳固定悬置在所述制动盘的边缘处；两个所述制动块对置布设在制动钳的内侧；所述推进柱的第二端穿过所述制动钳的侧壁与其中一个制动块接触，另一个制动块固定设置在所述制动钳的内侧壁上。

4.根据权利要求3所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于：

所述发电从动齿轮通过四级轴与四级主动齿轮同轴相连；

所述四级主动齿轮与制动离合装置一体设置并与悬置套设在车轴上的四级从动齿轮啮合传动；

所述四级从动齿轮与所述转子固定相连，带动所述转子转动。

5.根据权利要求4所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于：

所述定子上固定有壳体，所述制动钳固定在所述壳体上；

所述二级轴、推进柱、四级轴和转子的转动轴分别与所述车轴平行，且所述二级轴、推进柱和四级轴分别支撑在所述壳体上；

所述回位弹簧穿设在所述推进柱上且其两端分别抵靠在所述推进柱端面轴承和壳体上。

6.根据权利要求5所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，所述壳体包括C形板和设置在所述C形板开口端并封闭其开口的支撑板，所述支撑板顶部固定在所述定子上。

7.根据权利要求6所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，所述二级轴架设在所述C形板及支撑板下部；所述四级轴架设在所述支撑板上部；所述推进柱架设在所述C形板及支撑板中部；所述一级主动齿轮及一级从动齿轮设置在所述壳体朝向制动块的一侧；所述二级主动齿轮、二级从动齿轮、四级主动齿轮和四级从动齿轮设置在所述壳体背离制动块的一侧；所述发电主动齿轮及发电从动齿轮设置在所述C形板与支撑板之间。

8.根据权利要求7所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，所述二级主动齿轮与二级从动齿轮设置在所述支撑板与所述四级主动齿轮及四级从动齿轮之间。

9.根据权利要求8所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，所述制动钳呈倒置U形，所述制动钳一侧壁通过螺栓与所述C形板连接。

10.根据权利要求1所述的电动汽车反馈锁止式轮毂电机制动能回收制动驱动系统，其特征在于，所述制动盘与所述动能传递组件的输入端一体设置。

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