一种基于双转子电机的电动助力制动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于双转子电机的电动助力制动系统，壳体内部采用永磁无刷双转子电机代替单转子电机，外转子与主缸相连实现制动助力，内转子与制动踏板相连实现踏板感觉模拟，壳体内设置电动三爪卡盘，当双转子电机因故障失效时仍可以通过控制电动三爪卡盘的动作，使驾驶员的制动力直接作用于主缸，产生制动力，由于内转子和外转子可以分别控制，使制动助力和制动感觉反馈互不干扰，方便地实现了驾驶员制动力与电机制动力的耦合与解耦，省去了现有技术中为实现上述功能的踏板感觉模拟器等复杂零部件，结构简单，尺寸小，便于实车布置，实现主动制动和失效备份等功能，还能有效地集成ESP、ACC等主动控制技术，实现车辆智能化控制。

An electric power brake system based on double rotor motor

【技术实现步骤摘要】
一种基于双转子电机的电动助力制动系统
本专利技术属于车辆工程领域中的汽车制动装置领域，涉及一种基于双转子电机的电动助力制动系统。
技术介绍
随着电动汽车和智能汽车的快速发展，传统的真空助力器式的液压制动系统已经不能满足要求。电子液压制动(EHB)和电子机械制动(EMB)也由于高能耗、无失效保护等问题被制约了发展。近年来，电动助力制动系统开始成为制动行业的研究热点。由于电动助力制动系统取消了传统汽车上普遍采用的真空助力器，并且结构简单、能耗低、有失效保护、布置方便，因此将成为制动系统发展的必然方向。虽然电动助力制动系统存在这许多优点，但是目前已有的技术方案中却缺乏对驾驶员制动力与电机制动力进行耦合与解耦的考虑。事实上，这两力的耦合与解耦是设计电动助力制动系统时需要重点考虑的因素。如何做到驾驶员制动力与电机制动力同时输出且互不干扰，而且尽量地减少用于实现相关功能的零部件，已经成为制动行业研究的热点。专利CN105523028A所示的一种具有电动制动助力功能的电液复合制动系统中，采用单电机助力，并且通过调整电机助力的大小模拟踏板感觉。这种方案中，电机的输出力既要输出到制动系统中提供制动助力，又要反馈到制动踏板上来模拟踏板感觉，没有实现对驾驶员制动力与电机制动力的解耦，制动感觉很差。专利CN104309597A所示的一种液压式双电机驱动电子液压制动系统中，设置双电机传动系统，一套电机系统用于模拟踏板感觉，另一套电机系统用于实现制动助力。这种方案中，需要设置单独的电机及相关的传动机构、液压零部件来实现踏板感觉模拟，结构复杂，成本高且不便于实车布置；此外，驾驶员制动力与电机制动力在液压管路中进行耦合，需要考虑两力的互相作用，容易造成驾驶员制动力与电机制动力互相影响。专利CN106627551A所示的一种适用于再生制动的一体化解耦式电动助力制动系统中，采用换向阀、前轴隔离阀、储液缸等部件，将主缸中的制动液通过换向阀和前轴隔离阀导入到储液缸中，通过对储液缸中的弹簧进行设计，实现踏板感觉的模拟。这种方案中，由于是通过调节储液缸和弹簧等硬件来模拟踏板感觉，不能匹配精细的电器元件和控制算法，模拟感觉较差。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术存在的不能有效地对驾驶员制动力与电机制动力进行耦合与解耦的缺陷，提供了一种基于双转子电机的电动助力制动系统，不仅可以有效地实现驾驶员制动力与电机制动力进行耦合与解耦，还能够通过对内外转子以及电动三爪卡盘设置不同的控制策略，提供多种制动模式。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，包括一个壳体，以驾驶员制动力输入的方向为前方，壳体内部设置有一个双转子电机，双转子电机包括一个带有定子绕组的截面为圆环形的定子铁心、一个带有外转子绕组的圆环形的外转子铁心和一个内转子铁心，壳体前部内侧固定安装定子铁心，壳体前端面的中部开有一个圆形通孔，一个圆柱形的一号推杆的前部穿过壳体前端面的圆形通孔，一号推杆的中后部伸入到壳体的内部，一号推杆的前端与制动踏板连接，用于输入驾驶员的制动力，一个二号空心丝杠为中空的圆柱型回转件，一号推杆从二号空心丝杠的中空部分穿过，二号空心丝杠与一号推杆的中部固定连接，二号空心丝杠的外圆柱面上加工有弧形螺旋槽，内转子铁心为中空的圆柱形回转件，内转子铁心的内圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，内转子铁心内圆柱面上的弧形螺旋槽与二号空心丝杠外圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，二号空心丝杠、内转子铁心和球形滚珠组成二号滚珠丝杠机构，内转子铁心的外圆柱面上固定安装有内转子永磁磁钢，外转子铁心布置在内转子永磁磁钢与定子铁心之间，外转子铁心上固定安装有一个圆筒状的电机输出轴，电机输出轴的后部沿其轴向开有一个圆形通孔，壳体的内部设置有一个行星齿轮组，行星齿轮组包括一个固定在壳体内部的齿圈、一个与齿圈同心且位于齿圈的圆周内部的太阳轮和四个间隔均匀设置在齿圈和太阳轮之间的行星轮，每个行星轮同时与齿圈和太阳轮啮合，太阳轮与电机输出轴通过螺钉连接，一个螺母为中空的阶梯状回转件，螺母的前段为大轴颈段，螺母的后段为小轴颈段，螺母的内圆柱面加工有弧形螺旋槽，每个行星轮通过一个行星轮轴与螺母的大轴颈段装配，螺母的小轴颈段通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体内部，一个一号空心丝杠为中空的圆柱形回转件，一号空心丝杠的外圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，一号空心丝杠外圆柱面上的弧形螺旋槽与螺母内圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，一号空心丝杠、螺母和球形滚珠组成一号滚珠丝杠机构，一号推杆穿过电机输出轴后部的圆形通孔，一号推杆的后端连伸入到一个电动三爪卡盘中，一号推杆的后端面位于电动三爪卡盘的卡爪的前端面之后，一个二号推杆是截面为圆形的直杆，二号推杆的前端连接到电动三爪卡盘中，二号推杆的前端面位于卡爪的后端面之前，二号推杆的后端穿过一号空心丝杠的中空部，一号空心丝杠的后端面上沿轴向开有凹槽，一个助力推杆为阶梯状的圆柱形回转体，助力推杆的前段为大轴颈段，助力推杆的大轴颈段以助力推杆的回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔内置有圆柱形的弹性反应盘，弹性反应盘的高度大于助力推杆的盲孔的深度，助力推杆的后段为小轴颈段，助力推杆的小轴颈段以助力推杆的回转轴线为中心线开有一个螺纹孔，助力推杆的大轴颈段间隙配合安装在一号空心丝杠后端面上的凹槽内，一个踏板行程传感器安装在一号推杆上，用于测量一号推杆的位移量，一个主缸固定在壳体上，主缸的活塞推杆伸入壳体后部的中空部分，活塞推杆上开有外螺纹，助力推杆的小轴颈段与活塞推杆螺纹连接，主缸的两个进液口与一个储液罐连接，主缸的一个出液口通过液压管路与一个一号二位二通电磁阀的进液口连接，主缸与一号二位二通电磁阀之间的液压管路上安装有一个一号压力传感器，主缸的另一个出液口通过液压管路与一个二号二位二通电磁阀的进液口连接，主缸与二号二位二通电磁阀之间的液压管路上安装有一个二号压力传感器，一号二位二通电磁阀的出液口通过液压管路与一个液压控制单元的一个进液口连接，二号二位二通电磁阀的出液口通过液压管路与液压控制单元的另一个进液口连接，液压控制单元的四个出液口分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器的进液口连接，踏板行程传感器、一号压力传感器和二号压力传感器的信号输出端分别通过数据线与车辆中的电子控制单元的信号输入端连接，一号二位二通电磁阀、二号二位二通电磁阀、液压控制单元、电动三爪卡盘和双转子电机各自的信号接收端分别通过数据线与电子控制单元的输出端连接。进一步的技术方案包括：所述的电动三爪卡盘包括电动三爪卡盘壳体、电动三爪卡盘电机、卡盘和三个均匀分布的卡爪，电动三爪卡盘壳体的前端面和后端面的中部各开有一个圆形通孔，电动三爪卡盘壳体的后端面上开有三条中心对称的、沿电动三爪卡盘壳体径向分布的滑道，电动三爪卡盘壳体的内部固定安装电动三爪卡盘电机，所述的卡爪的前端面上加工有多个弧形长条，卡爪前端面上的弧形长条安装到电动三爪卡盘壳体后端面的滑道中，保证卡爪可以沿电动三爪卡盘壳体后端面的径向滑道滑动，卡爪的内侧端面为圆柱面，卡爪的内侧端面上加工有形状各异的凹槽，可以增大内侧端面的摩擦系数，一号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，包括一个壳体(21)，以驾驶员制动力输入的方向为前方，壳体(21)内部设置有一个双转子电机，双转子电机包括一个带有定子绕组(2)的截面为圆环形的定子铁心(3)、一个带有外转子绕组(6)的圆环形的外转子铁心(4)和一个内转子铁心(14)，壳体(21)前部内侧固定安装定子铁心(3)，壳体(21)前端面的中部开有一个圆形通孔，一个圆柱形的一号推杆(1)的前部穿过壳体(21)前端面的圆形通孔，一号推杆(1)的中后部伸入到壳体(21)的内部，一号推杆(1)的前端与制动踏板连接，用于输入驾驶员的制动力，一个二号空心丝杠(13)为中空的圆柱型回转件，一号推杆(1)从二号空心丝杠(13)的中空部分穿过，二号空心丝杠(13)与一号推杆(1)的中部固定连接，二号空心丝杠(13)的外圆柱面上加工有弧形螺旋槽，内转子铁心(14)为中空的圆柱形回转件，内转子铁心(14)的内圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，内转子铁心(14)内圆柱面上的弧形螺旋槽与二号空心丝杠(13)外圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，二号空心丝杠(13)、内转子铁心(14)和球形滚珠组成二号滚珠丝杠机构，内转子铁心(14)的外圆柱面上固定安装有内转子永磁磁钢(15)，外转子铁心(4)布置在内转子永磁磁钢(15)与定子铁心(3)之间，外转子铁心(4)上固定安装有一个圆筒状的电机输出轴(5)，电机输出轴(5)的后部沿其轴向开有一个圆形通孔，壳体(21)的内部设置有一个行星齿轮组，行星齿轮组包括一个固定在壳体(21)内部的齿圈(7)、一个与齿圈(7)同心且位于齿圈(7)的圆周内部的太阳轮(17)和四个间隔均匀设置在齿圈(7)和太阳轮(17)之间的行星轮(8)，每个行星轮(8)同时与齿圈(7)和太阳轮(17)啮合，太阳轮(17)与电机输出轴(5)通过螺钉连接，一个螺母(10)为中空的阶梯状回转件，螺母(10)的前段为大轴颈段，螺母(10)的后段为小轴颈段，螺母(10)的内圆柱面加工有弧形螺旋槽，每个行星轮(8)通过一个行星轮轴(9)与螺母(10)的大轴颈段装配，螺母(10)的小轴颈段通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体(21)内部，一个一号空心丝杠(11)为中空的圆柱形回转件，一号空心丝杠(11)的外圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，一号空心丝杠(11)外圆柱面上的弧形螺旋槽与螺母(10)内圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，一号空心丝杠(11)、螺母(10)和球形滚珠组成一号滚珠丝杠机构，一号推杆(1)穿过电机输出轴(5)后部的圆形通孔，一号推杆(1)的后端连伸入到一个电动三爪卡盘(11)中，一号推杆(1)的后端面位于电动三爪卡盘(11)的卡爪(32)的前端面之后，一个二号推杆(18)是截面为圆形的直杆，二号推杆(18)的前端连接到电动三爪卡盘(11)中，二号推杆(18)的前端面位于卡爪(32)的后端面之前，二号推杆(18)的后端穿过一号空心丝杠(11)的中空部，一号空心丝杠(11)的后端面上沿轴向开有凹槽，一个助力推杆(20)为阶梯状的圆柱形回转体，助力推杆(20)的前段为大轴颈段，助力推杆(20)的大轴颈段以助力推杆(20)的回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔内置有圆柱形的弹性反应盘(19)，弹性反应盘(19)的高度大于助力推杆(20)的盲孔的深度，助力推杆(20)的后段为小轴颈段，助力推杆(20)的小轴颈段以助力推杆(20)的回转轴线为中心线开有一个螺纹孔，助力推杆(20)的大轴颈段间隙配合安装在一号空心丝杠(11)后端面上的凹槽内，一个踏板行程传感器(30)安装在一号推杆(1)上，用于测量一号推杆(1)的位移量，一个主缸(23)固定在壳体(21)上，主缸(23)的活塞推杆伸入壳体后部的中空部分，活塞推杆(12)上开有外螺纹，助力推杆(20)的小轴颈段与活塞推杆(12)螺纹连接，主缸(23)的两个进液口与一个储液罐(22)连接，主缸(23)的一个出液口通过液压管路与一个一号二位二通电磁阀(26)的进液口连接，主缸(23)与一号二位二通电磁阀(26)之间的液压管路上安装有一个一号压力传感器(24)，主缸(26)的另一个出液口通过液压管路与一个二号二位二通电磁阀(27)的进液口连接，主缸(26)与二号二位二通电磁阀(27)之间的液压管路上安装有一个二号压力传感器(25)，一号二位二通电磁阀(26)的出液口通过液压管路与一个液压控制单元(28)的一个进液口连接，二号二位二通电磁阀(27)的出液口通过液压管路与液压控制单元(28)的另一个进液口连接，液压控制单元(28)的四个出液口分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器(29)的进液口连接，踏板行程传感器(30...

【技术特征摘要】
1.一种基于双转子电机的电动助力制动系统，其特征在于，包括一个壳体(21)，以驾驶员制动力输入的方向为前方，壳体(21)内部设置有一个双转子电机，双转子电机包括一个带有定子绕组(2)的截面为圆环形的定子铁心(3)、一个带有外转子绕组(6)的圆环形的外转子铁心(4)和一个内转子铁心(14)，壳体(21)前部内侧固定安装定子铁心(3)，壳体(21)前端面的中部开有一个圆形通孔，一个圆柱形的一号推杆(1)的前部穿过壳体(21)前端面的圆形通孔，一号推杆(1)的中后部伸入到壳体(21)的内部，一号推杆(1)的前端与制动踏板连接，用于输入驾驶员的制动力，一个二号空心丝杠(13)为中空的圆柱型回转件，一号推杆(1)从二号空心丝杠(13)的中空部分穿过，二号空心丝杠(13)与一号推杆(1)的中部固定连接，二号空心丝杠(13)的外圆柱面上加工有弧形螺旋槽，内转子铁心(14)为中空的圆柱形回转件，内转子铁心(14)的内圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，内转子铁心(14)内圆柱面上的弧形螺旋槽与二号空心丝杠(13)外圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，二号空心丝杠(13)、内转子铁心(14)和球形滚珠组成二号滚珠丝杠机构，内转子铁心(14)的外圆柱面上固定安装有内转子永磁磁钢(15)，外转子铁心(4)布置在内转子永磁磁钢(15)与定子铁心(3)之间，外转子铁心(4)上固定安装有一个圆筒状的电机输出轴(5)，电机输出轴(5)的后部沿其轴向开有一个圆形通孔，壳体(21)的内部设置有一个行星齿轮组，行星齿轮组包括一个固定在壳体(21)内部的齿圈(7)、一个与齿圈(7)同心且位于齿圈(7)的圆周内部的太阳轮(17)和四个间隔均匀设置在齿圈(7)和太阳轮(17)之间的行星轮(8)，每个行星轮(8)同时与齿圈(7)和太阳轮(17)啮合，太阳轮(17)与电机输出轴(5)通过螺钉连接，一个螺母(10)为中空的阶梯状回转件，螺母(10)的前段为大轴颈段，螺母(10)的后段为小轴颈段，螺母(10)的内圆柱面加工有弧形螺旋槽，每个行星轮(8)通过一个行星轮轴(9)与螺母(10)的大轴颈段装配，螺母(10)的小轴颈段通过两个圆锥滚子轴承支承在壳体(21)内部，一个一号空心丝杠(11)为中空的圆柱形回转件，一号空心丝杠(11)的外圆柱面上也加工有弧形螺旋槽，一号空心丝杠(11)外圆柱面上的弧形螺旋槽与螺母(10)内圆柱面上的弧形螺旋槽相配合，形成一条螺旋通道，该螺旋通道中置有多个球形滚珠，一号空心丝杠(11)、螺母(10)和球形滚珠组成一号滚珠丝杠机构，一号推杆(1)穿过电机输出轴(5)后部的圆形通孔，一号推杆(1)的后端连伸入到一个电动三爪卡盘(11)中，一号推杆(1)的后端面位于电动三爪卡盘(11)的卡爪(32)的前端面之后，一个二号推杆(18)是截面为圆形的直杆，二号推杆(18)的前端连接到电动三爪卡盘(11)中，二号推杆(18)的前端面位于卡爪(32)的后端面之前，二号推杆(18)的后端穿过一号空心丝杠(11)的中空部，一号空心丝杠(11)的后端面上沿轴向开有凹槽，一个助力推杆(20)为阶梯状的圆柱形回转体，助力推杆(20)的前段为大轴颈段，助力推杆(20)的大轴颈段以助力推杆(20)的回转轴线为中心线开有一圆柱形盲孔，盲孔内置有圆柱形的弹性反应盘(19)，弹性反应盘(19)的高度大于助力推杆(20)的盲孔的深度，助力推杆(20)的后段为小轴颈段，助力推杆(20)的小轴颈段以助力推杆(20)的回转轴线为中心线开有一个螺纹孔，助力推杆(20)的大轴颈段间隙配合安装在一号空心丝杠(11)后端面上的凹槽内，一个踏板行程传感器(30)安装在一号推杆(1)上，用于测量一号推杆(1)的位移量，一个主缸(23)固定在壳体(21)上，主缸(23)...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冰，田海舰，赵健，刘纬纶，张培兴，孙玉泽，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22