[0003] 本发明的目的是为解决现有技术的制动系统存在不能实现主动制动及制动响应慢的问题，提供一种可以实现主动制动及快速制动、安全性能高的汽车的制动装置及方法。
[0004] 本发明的另一目的是为解决现有技术的制动系统不能实现能量回收的问题，提供一种在制动时可以回收制动能量，节约能源的汽车制动装置及方法。
[0005] 本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种汽车的制动装置，包括钢质制动盘及设置在制动盘外周且至少部分包覆制动盘的壳体，所述制动盘的外缘横截面呈T形，制动盘的两面均凸设有环形摩擦边，壳体上设有与控制器连接的制动电机，所述制动电机与一（浮动）钳式制动机构连接，所述钳式制动机构包括设置在制动电机与制动盘之间的动制动片及设置在制动盘另一侧的定制动片，制动电机与所述动制动片之间设有顶板，顶板的后部（靠近制动电机一侧）设有顶块，壳体上设有与顶块适配的顶块套，所述顶块可（轴向）滑动地设置在顶块套内，制动电机与顶块之间通过螺纹传动机构连接，制动电机转动时，顶块轴向移动通过顶板压紧或松开动制动片。本发明采用制动电机通过螺纹传动机构推动钳式制动机构对制动盘进行制动，制动时，控制器根据制动踏板位移传感器的踏板位移信号控制制动电机转动，制动电机转动推动顶板挤压动制动片，由于制动电机设置在制动盘附近，且控制器与制动电机之间是通过电线传递的电信号，因此具有制动响应时间短的优点，另外由于制动指令通过电信号的形式传递，因此在某些情况下汽车的控制系统也可以对汽车实施主动制动以避免安全事故的发生。本发明的制动电机采用步进电机，可以精确控制转动角度，从而实现对制动力度的精确控制，也可以通过实际的车速变化反馈信号确定电机的转动角度而实现对制动力度的精确控制。另外，本发明的制动盘在结构上采用的较厚的外边缘结构，即制动盘的两面均凸设有环形摩擦边，而制动片则对准环形摩擦边设置，这样可以避免厚度较薄的制动盘结构强度不足及容易发热的缺陷。这样，本发明解决了现有技术的制动系统存在不能实现主动制动及制动系统响应较慢的问题。
[0006] 作为优选，制动盘两侧的壳体上还相对设有电磁制动块，所述电磁制动块的横截面呈扇环形，包括铁芯及电磁线圈，所述电磁制动块连接控制器。对电磁制动块加电可以产生强磁场从而直接作用于钢质（导磁材料）制动盘，从而起到制动作用，同时这种制动方式对制动盘没有磨损，其发热量相对于直接摩擦制动也很小，且制动的响应时间很短。
[0007] 作为优选，顶板、动制动片及定制动片均呈扇环形，顶块的横截面为正方形，顶块靠近制动电机的一面中间设有螺孔，制动电机的转轴上设有与螺孔适配的外螺纹。
[0008] 作为优选，顶板中间设有与所述螺孔连通的活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的圆柱形活塞，所述活塞靠近动制动片的一端设有与动制动片适配的压板，压板与顶板之间设有防转插销和压板复位拉簧；所述的活塞与活塞孔之间设有密封圈，制动电机的转轴前端设有与活塞孔适配的光轴段，所述光轴段的外周与活塞孔内壁之间设有密封圈，制动电机转轴的光轴段与活塞之间构成液压腔，制动电机转轴内设有与液压腔连通的油道，制动电机的后端设有与液压机构连通的输油接口。除电机驱动制动外，本发明的制动装置还可以使用液压驱动制动，这样当电动驱动失效时，可以通过液压驱动实现制动，从而确保行车安全；另外，在某些情况下也可以电动驱动制动与液压驱动制动同步进行，这样可以加快制动速度。
[0009] 作为优选，环形摩擦边上设有网纹。网纹结构可以适当增大摩擦力。
[0010] 作为优选，本发明的制动装置还包括一辅助制动机构，辅助制动机构包括设置在壳体两侧的一对钢质摆臂，摆臂的末端连接有一圆柱形摩擦轮，壳体上设有摆臂驱动机构及摆臂复位机构，摆臂驱动机构工作时，摆臂的末端靠近制动盘，圆柱形摩擦轮与制动盘的外圆周面抵接，摆臂复位时，摆臂的末端远离制动盘，圆柱形摩擦轮与制动盘的外圆周面脱离。在汽车制动时，将圆柱形摩擦轮靠近制动盘并与其摩擦可以起到辅助制动功能。另外，在结构上，本发明的制动盘具有较宽的外沿，可以确保圆柱形摩擦轮与制动盘之间的能量传递，同时制动盘外圆周面的磨损对制动影响很小，解决了现有技术的制动盘因磨损而容易使制动效果降低的问题。
[0011] 作为优选，辅助制动机构还包括设置在壳体上的辅助电机，所述辅助电机与控制器连接且与圆柱形摩擦轮传动连接，所述摆臂的其中一条枢接在辅助电机的输出轴上，另一条摆臂枢接在相对侧的壳体上。本发明两条摆臂的枢接轴在同一轴线上，圆柱形摩擦轮转动可以带动辅助电机转动，辅助电机转动也可以带动圆柱形摩擦轮转动。这样在汽车处于正常制动（非紧急制动）状态时，本发明可以利用制动盘转动的能量带动辅助电机转动发电，并将电能输入到车用电池，从而可以延长汽车电池的行驶里程，解决了现有技术的制动系统不能实现制动能量回收的问题。而当汽车处于紧急制动状态时，本发明可以通过辅助电机驱动圆柱形摩擦轮反转并与制动盘抵接，这样圆柱形摩擦轮的反转抵消部分制动盘转动的能量从而起到更强的制动作用。另外，本发明将摆臂的其中一条枢接在辅助电机的输出轴上，这样可以确保摆臂摆动时圆柱形摩擦轮与辅助电机输出轴的距离保持不变，方便辅助电机与圆柱形摩擦轮之间的传动连接。
[0012] 作为优选，摆臂驱动机构包括电驱动机构及液压驱动机构，所述电驱动机构为靠近摆臂下方设置的电磁铁，所述液压驱动机构为设置在摆臂上方的液压顶出装置，所述摆臂复位机构为设置在摆臂中部与壳体之间的摆臂复位拉簧。
[0013] 作为优选，制动盘的外圆周面上设有网纹。网纹结构可以适当增大摩擦力。
[0014] 汽车制动装置的制动方法，包括以下步骤：
[0015] a.汽车正常行驶时，电磁制动块断电，制动电机停止，顶板靠近制动电机，动制动片及定制动片与制动盘分离；在正常行驶状态下（制动踏板未踩下），顶板与动制动片之间处于分离状态，这样动制动片及定制动片与制动盘之间均不接触，制动盘处于自由转动状态。
[0016] 汽车制动踏板踩下时，控制器检测并判断汽车的制动状态：当汽车属于正常制动状态（可预见性制动或非紧急制动）时，控制器控制制动电机正转，制动电机的转轴正向转动通过螺纹传动装置带动顶板向制动盘一侧移动，顶板挤压动制动片，动制动片及定制动片挤压制动盘；当汽车属于紧急制动状态时，除前述控制器控制制动电机正转进行制动的步骤外，电磁制动块加电。
[0017] 汽车制动踏板从踩下状态松开时，电磁制动块断电，控制器控制制动电机反转，制动电机的转轴反向转动通过螺纹传动装置带动顶板向制动电机一侧移动，顶板靠近制动电机，动制动片及定制动片与制动盘分离。
[0018] 作为优选，顶板中间设有与螺孔连通的活塞孔，活塞孔内设有液压驱动的圆柱形活塞，所述活塞靠近动制动片的一端设有与动制动片适配的压板，压板与顶板之间设有防转插销和压板复位拉簧；制动电机的转轴前端设有与活塞孔适配的光轴段，制动电机转轴的光轴段与活塞之间构成液压腔，制动电机转轴内设有与液压腔连通的油道，制动电机的后端设有与液压机构连通的输油接口，其制动方法还包括以下步骤：
[0019] d.在紧急制动状态下，控制器控制液压机构推动活塞向制动盘一侧移动，活塞推动压板挤压动制动片，动制动片及定制动片挤压制动盘；当汽车制动踏板放开时，控制器控制液压机构使液压腔泄压，压板在压板拉簧的作用下紧贴顶板。在紧急制动状态的情况下，控制器可以通过液压系统推动活塞及压板完成对制动片的挤压，从而完成制动，这样本发明的制动装置可以实现双重制动驱动，在紧急制动状态下可以加快制动速度，另外在制动电机故障的情况下也可以确保实现制动，从而大大提高了汽车的安全性能。
[0020] 作为优选，制动装置还包括一辅助制动机构，辅助制动机构包括设置在壳体两侧的一对钢质摆臂，摆臂的末端连接有一圆柱形摩擦轮，壳体上设有摆臂驱动机构及摆臂复位机构，所述摆臂驱动机构包括电驱动机构及液压驱动机构，辅助制动机构还包括设置在壳体上的辅助电机，所述辅助电机与控制器连接且与圆柱形摩擦轮传动连接，其制动方法还包括以下步骤：
[0021] e.汽车正常行驶时，摆臂处于复位状态，摆臂的末端远离制动盘，圆柱形摩擦轮与制动盘的外圆周面脱离。
[0022] 汽车制动踏板踩下时，控制器检测并判断汽车的制动状态：当汽车处于正常制动状态时，控制器控制电驱动机构推动摆臂向制动盘一侧转动，圆柱形摩擦轮与制动盘的外圆周面抵接，制动盘带动圆柱形摩擦轮转动，圆柱形摩擦轮转动带动辅助电机转动，辅助电机发电并通过转换电路对汽车电池充电；当汽车处于紧急制动状态时，控制器控制辅助电机反向转动带动圆柱形摩擦轮转动，控制器控制电驱动机构及液压驱动机构推动摆臂向制动盘一侧转动，圆柱形摩擦轮与制动盘抵接且其抵接处圆柱形摩擦轮与制动盘的转动方向相反，圆柱形摩擦轮转动抵消制动盘转动起到辅助制动作用。
[0023] 本发明的制动装置在汽车处于正常制动状态时，可以利用制动的能量带动辅助电机转动发电，并将电能送到车用电池，这样就延长了汽车的行驶里程。而汽车处于紧急制动状态时，本发明利用辅助电机驱动圆柱形摩擦轮反转并与制动盘抵接，这样圆柱形摩擦轮的反转抵消部分制动盘转动的能量从而起到更强的制动作用。
[0024] 本发明所述的正常制动，是指可预见的主动性制动行为，例如汽车正常的行驶过程中的下坡减速、停车或其他行驶过程中的可预见性减速行为，这种制动通常制动踏板位移变化比较平缓，单位时间内的制动踏板位移量较小；本发明所述的紧急制动，是指不可预见的被动性制动行为，即汽车行驶过程中遇到突发或意外情况实施的非预见性减速行为，这种制动通常制动踏板位移变化比较急剧，单位时间内的制动踏板位移量较大。现有技术中有关正常制动与紧急制动的检测判定属于公知技术，不属于本发明的创新内容，这里不做详细描述。
[0025] 在上述技术方案中，控制器可以是单独设立的控制部件，也可以是汽车整车VCU中包含该控制器的控制程序，控制器通过踏板位移传感器反馈来的位移信号，以及对应计算出来的踏板加速度值识别驾驶员的制动意图，以实现按不同制动状态控制本发明的制动装置。另外，本发明未详细描述的技术部分都是本领域的公知技术或者可以通过本领域的常规技术手段加以实现的。
[0026] 本发明的有益效果是：它有效地解决了现有技术的制动系统存在不能实现主动制动及制动响应慢的问题，也解决了现有技术的制动系统不能实现能量回收的问题，本发明的制动装置可以实现主动制动及快速制动、制动时可以回收制动能量且安全性能高，具有很高的实用价值。
