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摘要：文章主要以江西昌河汽車有限責(zé)任公司某型純電動汽車的電子真空助力制動系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)為例，總結(jié)出乘用車電子真空助力制動系統(tǒng)真空源的方案，此方案的設(shè)計思路也適用于其他車型。

關(guān)鍵詞：電動汽車；制動系統(tǒng)；電子真空泵

前言

目前，傳統(tǒng)的燃油汽車逐漸被以純電動汽車為代表的新能源汽車所代替。傳統(tǒng)燃油汽車的助力方式采用的是真空助力方式，真空助力所需的真空度由發(fā)動機的進氣歧管所提供，而純電動汽車由于沒有發(fā)動機總成，缺乏真空源，導(dǎo)致制動系統(tǒng)無法產(chǎn)生足夠的制動力。因此，對于純電動車而言，真空源是制動系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。本文以某型純電動汽車電子真空助力制動系統(tǒng)的實際開發(fā)為例，介紹一種純電動汽車真空源的解決方案。

1解決方案分析

目前，以電動汽車為代表的新能源汽車，主要有以下幾種形式實現(xiàn)制動系統(tǒng)的助力：

1.1基于電子真空泵的制動系統(tǒng)。目前，有些新能源汽車在傳統(tǒng)燃油汽車制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上做了一些升級改造，保留了傳統(tǒng)燃油車制動系統(tǒng)上的真空助力器和相關(guān)的管路，管路的另外一邊加裝了一個電子真空泵。采用外部真空泵作為真空源的優(yōu)勢在于沒有對原有制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行改動，只需要將連接到發(fā)動機進氣歧管的接口接到外部真空泵，也即此時真空源由發(fā)動機中的真空助力器切換成外部真空泵，制動系統(tǒng)的其余部分保持不變。由此可見，采用此類制動方案的純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比變動較小，可以沿用傳統(tǒng)燃油汽車的設(shè)計方案、零部件、裝配生產(chǎn)線等，可以大幅減小設(shè)計成本和設(shè)備成本，目前，大多數(shù)企業(yè)都采用的是此類方案。但采用此方式的制動系統(tǒng)也存在一定的缺陷，比如由于剎車頻繁導(dǎo)致真空泵頻繁啟動，而電子真空泵的使用壽命有限制，一旦達到使用壽命就會致使制動系統(tǒng)失效。

1.2基于智能化助力器的制動系統(tǒng)。上述制動方案是將真空源由發(fā)動機進氣歧管切換成獨立的真空泵，其本質(zhì)都需要利用真空實現(xiàn)制動。如果沒有真空源，能不能實現(xiàn)制動呢？基于上述思路，博世公司設(shè)計了一種不依賴于真空源的智能化助力器。此種方案利用電子控制單元、電機驅(qū)動單元構(gòu)成的智能助力器取代了真空助力制動系統(tǒng)中的真空助力器，從而實現(xiàn)了電控輔助制動。在真空助力制動系統(tǒng)中，汽車駕駛?cè)藛T對踏板的制動產(chǎn)生的力傳遞給真空助力器，而在智能化助力器的制動系統(tǒng)中，傳遞智能助力器的是電信號，智能助力器通過踏板位置傳感器檢測到踏板位置信息的變化量，電子控制單元利用踏板位置信息的變化量和車輛的實際運行狀態(tài)計算出所需制動力，電子控制單元控制電機產(chǎn)生相應(yīng)的力矩到制動總泵，從而使得汽車制動泵產(chǎn)生的液壓力能夠傳送到每一個制動輪內(nèi)的制動器中，最終制動器產(chǎn)生足夠的摩擦力，實現(xiàn)汽車減速甚至停車的效果。

2真空泵選型分析

本方案考慮到時間成本和經(jīng)濟成本的因素，采用便是基于電子真空泵的汽車制動系統(tǒng)，為了避免由于真空泵使用壽命的因素導(dǎo)致制動系統(tǒng)故障發(fā)生的現(xiàn)象，對比了市面上主流的幾種電子真空泵，經(jīng)過綜合考量，最終選擇了吉林東光奧威汽車制動系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的12V電動真空泵。下文即以開發(fā)案例進行闡述。

2.1真空泵分類。目前，汽車用的真空泵按結(jié)構(gòu)劃分，可以分成機械式和電子式兩類，而電子式真空泵又可劃分為濕式和干式，其中干式電子真空泵按照車型特征的適應(yīng)性又可進一步細(xì)分：（1）有真空源但真空度不足，稱為輔助型電子真空泵；（2）無真空源，稱為獨立型電子真空泵。

2.2真空泵的選型標(biāo)準(zhǔn)和要求。干式電子真空泵，由于其工作性能優(yōu)異，目前已經(jīng)廣泛使用。在選擇真空泵時，應(yīng)該考慮以下幾個因素：（1）有無真空源；（2）整車制動要求。而真空泵性能主要包括以下幾種：1）基本性能基本性能主要包括：電氣性能、抽氣時間、最大真空度。2）耐久性能耐久性能主要包括：連續(xù)正常運行時間、耐腐蝕性。3）噪音噪音主要包括：軸承噪聲、電機噪聲、沖擊引起的噪聲、傳動引起的噪聲等。

3真空泵選型及其控制系統(tǒng)設(shè)計方案分析

本方案考慮到時間成本和經(jīng)濟成本的因素，采用基于電子真空泵的汽車制動系統(tǒng)，為了避免由于真空泵使用壽命的因素導(dǎo)致制動系統(tǒng)故障發(fā)生的現(xiàn)象，項目組對比了市面上主流的幾種電子真空泵，經(jīng)過綜合考量，最終選擇了吉林東光奧威汽車制動系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的12V電動真空泵。該真空泵的基本性能曲線如圖1所示。經(jīng)過測試，該電子真空泵連續(xù)運轉(zhuǎn)40小時之后：真空泵正常運轉(zhuǎn)，無雜音，無異味；真空泵體最高溫度為195.6℉（90.89℃）；真空泵性能無明顯下降；拆解后無異常磨損。采用基于吉林東光奧威汽車制電子真空泵的電動真空助力制動系統(tǒng)的工作原理圖如圖3所示。該電動真空助力制動系統(tǒng)的基本原理為：當(dāng)汽車啟動時，12V電源接通，電子真空泵控制器開始自檢。如果檢測到真空罐內(nèi)的真空度比設(shè)定值小，傳感器將檢測到電壓信號傳遞給電子真空泵控制器，隨后控制器發(fā)出信號控制電子真空泵啟動并開始工作；當(dāng)真空管內(nèi)的真空度等于設(shè)定值時，傳感器輸出相應(yīng)的電壓信號傳送給電子真空泵控制器，控制器發(fā)出信號使得電子真空泵停止工作；當(dāng)汽車制動導(dǎo)致真空罐內(nèi)的真空度小設(shè)定值時，傳感器輸出相應(yīng)的電壓信號給電子真空泵控制器，控制器控制真空泵再次啟動并工作，如此循環(huán)工作。此外還增加了一個環(huán)境氣壓傳感器，使真空泵能夠在不同海拔高度都能正常工作。

4總結(jié)

本文針對目前純電動汽車由于發(fā)動機總成被拆除，導(dǎo)致汽車失去了真空來源，僅由人力所產(chǎn)生的制動力無法滿足行車制動需要的問題，提出了一種基于真空泵的制動系統(tǒng)解決方案，主要包括真空泵選型及其控制系統(tǒng)設(shè)計等方案，此方案適用于各類純電動汽車電子真空制動系統(tǒng)，對于有特殊需要的車型，對本方案進行部分更改即可。

作者:王發(fā)良 汪兆棟 梅立雪 夏罡臻 單位:景德鎮(zhèn)學(xué)院機械電子工程學(xué)院 江西昌河汽車有限責(zé)任公司研發(fā)中心