某電動真空泵控制器的測試研究

李 輝

(杭州杰能動力有限公司 沈陽分公司， 沈陽 110167)

近年來，電動汽車備受世人關(guān)注，與傳統(tǒng)燃油車相比，它具有節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)也有所不同，制動系統(tǒng)就是其中之一[1]。傳統(tǒng)燃油車制動系統(tǒng)的真空助力裝置的真空源來自于發(fā)動機進氣歧管；而電動汽車沒有發(fā)動機總成,制動系統(tǒng)沒有傳統(tǒng)的真空動力源,因此電動真空泵的應(yīng)用就解決了真空源的問題[2-3]。電動真空泵控制器是電動真空泵的核心控制單元，保證電動真空泵控制器工作的穩(wěn)定可靠，必須經(jīng)過大量的測試數(shù)據(jù)驗證。本文所搭建的電動真空泵控制器的測試系統(tǒng)，可以模擬實車助力制動的工況，同時記錄整個測試過程的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，為電動真空泵控制器的實車應(yīng)用提供參考。

1 測試系統(tǒng)構(gòu)成

結(jié)合真空助力器的工作原理[4]，本文搭建的測試系統(tǒng)主要由測試系統(tǒng)控制器、電動真空泵控制器、電動真空泵、真空罐等組成。

測試系統(tǒng)控制器通過CAN總線與電動真空泵控制器進行通信，能夠?qū)崟r接收電動真空泵控制器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送對電動真空泵控制器的控制命令。該系統(tǒng)控制器接收到的數(shù)據(jù)主要包括：母線電流、母線電壓、電機轉(zhuǎn)速、電機溫度、真空灌壓力和故障信息等，通過接收到的上述信息，結(jié)合實車助力制動參數(shù)的匹配情況，從而控制兩個電磁閥模擬制動系統(tǒng)踩下踏板和松開踏板的動作。為了測試人員操作方便和對測試數(shù)據(jù)的可追溯性，測試系統(tǒng)控制器既通過CAN總線連接手持設(shè)備，又通過RS232接口與電腦PC端通信。測試系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 測試系統(tǒng)構(gòu)成框圖

2 測試系統(tǒng)的設(shè)計及驗證

2.1 測試系統(tǒng)的參數(shù)匹配

本文以盤式制動器進行測試系統(tǒng)的參數(shù)匹配。

通過對實車中真空助力器輸入力與輸出力的關(guān)系、踏板力與管路液壓輸出關(guān)系等的計算，按照制動法規(guī)參數(shù)進行校核[5]，得出電動真空助力制動系統(tǒng)初始真空度的最小值是37 kPa，為后續(xù)參數(shù)的計算提供依據(jù)。

電動真空泵的選取不僅要滿足其抽氣時間等性能要求[6]，而且還應(yīng)具有體積小、質(zhì)量輕和工作可靠等特點，同時還要滿足電動真空泵工作時整車上噪聲的要求[7]。

結(jié)合電動真空泵的工作效率(本文為80%)和整車裝配空間情況，再根據(jù)車輛制動系統(tǒng)的相關(guān)要求：在不再重新給行車制動儲能裝置補充能量的前提下，對行車制動控制裝置進行4次全行程制動后，在進行第5次制動時仍能達到應(yīng)急制動效能[8]。匹配一個最佳的真空罐，該系統(tǒng)的真空罐體積是3 L。

通過真空罐的體積、真空助力器腔體體積以及在一次有效制動的過程中空氣的進入量等，可以得出在無真空泵提供助力時，真空儲能罐中儲存的真空度實現(xiàn)一次有效助力制動所需的最小真空度。經(jīng)計算，在一次有效制動下,真空度下降49.1 kPa?？紤]到電動真空泵的啟動頻率，再結(jié)合電動真空泵在松開踏板時就開始工作的要求[9]，最終設(shè)定電動真空泵啟動的真空度閾值是45 kPa。

2.2 測試系統(tǒng)的驗證

根據(jù)2.1中的參數(shù)匹配設(shè)計的測試系統(tǒng)實物圖如圖2所示。

圖2 測試系統(tǒng)的實物圖

測試條件要求：環(huán)境溫度18～28 ℃，相對濕度45%～75%，環(huán)境大氣壓力86～106 kPa，測試用的直流電源汽車用蓄電池或者紋波系數(shù)不大于0.1%的直流穩(wěn)壓電源；測試電壓未特別注明時，12 V供電系統(tǒng)采用14 V±0.1 V供電[10]。

該測試系統(tǒng)在接通電源后就進行自檢，自檢包括：測試系統(tǒng)控制器與電動真空泵控制器通信是否正常；測試系統(tǒng)控制器與電腦PC端或者手持設(shè)備通信是否正常。該測試系統(tǒng)既可以進行連續(xù)助力制動工況的模擬，又可以進行間歇式助力制動工況的模擬，在模擬行車助力制動的過程中，能夠?qū)崟r檢測電動真空泵控制器驅(qū)動故障、系統(tǒng)漏氣故障和通信異常等故障，并且進行故障報警及故障信息的存儲，同時，測試的數(shù)據(jù)可以上傳到電腦PC端或者手持設(shè)備，為研發(fā)及測試人員提供理論依據(jù)。該電動真空泵控制器測試系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。

圖3 測試系統(tǒng)的工作流程圖

根據(jù)上述條件和工作流程，結(jié)合實際裝車的要求，本文測試了4個工況點真空泵的抽氣時間，每個工況點連續(xù)測試20次，再取20次測試數(shù)據(jù)的平均值，測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 測試系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)

以上測試表明，該測試系統(tǒng)滿足相關(guān)試驗項目的要求，未對試驗樣品功能產(chǎn)生不利的影響，同時，監(jiān)測試驗樣品的真空度、電壓和電流等參數(shù)的精度不低于0.5級，監(jiān)測試驗樣品的溫度誤差在±0.5 ℃范圍內(nèi),測試系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)精度高于電動真空泵控制器指標(biāo)的1個數(shù)量級，符合測試系統(tǒng)的要求。

3 結(jié)束語

本文基于實車中電動真空助力制動系統(tǒng)的工作情況，搭建一套電動真空泵控制器的測試系統(tǒng)，通過對大量測試數(shù)據(jù)的分析與研究，表明該測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。在現(xiàn)有測試系統(tǒng)基礎(chǔ)上，根據(jù)實際項目的要求，合理匹配測試系統(tǒng)相關(guān)部件的參數(shù)，可以滿足大部分客戶的需求。

參考文獻：

[1] 武斌.汽車制動系統(tǒng)故障原因及排除[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2017(11)：59.

[2] 李海龍.電動真空泵在真空助力制動系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].輕型汽車技術(shù),2015(Z3)：3-6.

[3] 夏順禮,陶冉.純電動轎車電動真空泵控制器技術(shù)研究[J].汽車零部件,2016(10)：23-26.

[4] 李海龍.某電動輕卡車真空助力制動系統(tǒng)的匹配設(shè)計[J].汽車實用技術(shù),2015(9)：16-18，105.

[5] 公安部道路交通管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.機動車運行安全技術(shù)條件: GB 7258-2017[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018：24-25.

[6] 全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.汽車電動真空泵性能要求及臺架試驗方法: QC/T 1004-2015[S].北京：中國計劃出版社，2016：2.

[7] 辛雨,張守元,梁耕龍.某純電動汽車制動過程噪聲優(yōu)化研究[J].道路交通與安全,2016,16(1):34-38，42.

[8] 全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法: GB 12676-2014[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015：11.

[9] 孫東睿.電動汽車真空助力制動系統(tǒng)匹配技術(shù)研究[D].長春：吉林大學(xué)，2016.

[10] 全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.汽車電氣設(shè)備基本技術(shù)條件:QC/T 413-2002[S].北京：中國計劃出版社，2003：2，6.