近年来,电动汽车备受世人关注,与传统燃油车 相比,它具有节能和环保的优点,结构也有所不同,制 动系统就是其中之一[1]。传统燃油车制动系统的真 空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管; 而电动 汽车没有发动机总成,制动系统没有传统的真空动力 源,因此电动真空泵的应用就解决了真空源的问 题[2-3]。电动真空泵控制器是电动真空泵的核心控 制单元,保证电动真空泵控制器工作的稳定可靠,必 须经过大量的测试数据验证。本文所搭建的电动真 空泵控制器的测试系统,可以模拟实车助力制动的工 况,同时记录整个测试过程的数据,通过数据分析,为 电动真空泵控制器的实车应用提供参考。
1 测试系统构成
结合真空助力器的工作原理[4],本文搭建的测试 系统主要由测试系统控制器、电动真空泵控制器、电 动真空泵、真空罐等组成。
测试系统控制器通过CAN 总线与电动真空泵控 制器进行通信,能够实时接收电动真空泵控制器的数 据,并发送对电动真空泵控制器的控制命令。该系统 控制器接收到的数据主要包括: 母线电流、母线电压、 电机转速、电机温度、真空灌压力和故障信息等,通过 接收到的上述信息,结合实车助力制动参数的匹配情 况,从而控制两个电磁阀模拟制动系统踩下踏板和松 开踏板的动作。为了测试人员操作方便和对测试数 据的可追溯性,测试系统控制器既通过CAN 总线连 接手持设备,又通过RS232 接口与电脑PC 端通信。
测试系统构成如图1 所示。
2 测试系统的设计及验证
2. 1 测试系统的参数匹配
本文以盘式制动器进行测试系统的参数匹配。 通过对实车中真空助力器输入力与输出力的关 系、踏板力与管路液压输出关系等的计算,按照制动 法规参数进行校核[5],得出电动真空助力制动系统初 始真空度的最小值是37 kPa,为后续参数的计算提供 依据。
电动真空泵的选取不仅要满足其抽气时间等性 能要求[6],而且还应具有体积小、质量轻和工作可靠 等特点,同时还要满足电动真空泵工作时整车上噪声 的要求[7]。
结合电动真空泵的工作效率( 本文为80%) 和整 车装配空间情况,再根据车辆制动系统的相关要求: 在不再重新给行车制动储能装置补充能量的前提下, 对行车制动控制装置进行4 次全行程制动后,在进行 第5 次制动时仍能达到应急制动效能[8]。匹配一个 最佳的真空罐,该系统的真空罐体积是3 L。
通过真空罐的体积、真空助力器腔体体积以及在 一次有效制动的过程中空气的进入量等,可以得出在 无真空泵提供助力时,真空储能罐中储存的真空度实 现一次有效助力制动所需的最小真空度。经计算,在 一次有效制动下,真空度下降49. 1 kPa。考虑到电动 真空泵的启动频率,再结合电动真空泵在松开踏板时 就开始工作的要求[9],最终设定电动真空泵启动的真 空度阈值是45 kPa。
2. 2 测试系统的验证
根据2. 1 中的参数匹配设计的测试系统实物图 如图2 所示。
测试条件要求: 环境温度18 ~ 28 ℃,相对湿度 45%~75%,环境大气压力86~106 kPa,测试用的直流 电源汽车用蓄电池或者纹波系数不大于0. 1%的直流 稳压电源; 测试电压未特别注明时,12 V 供电系统采 用14 V±0. 1 V 供电[10]。
该测试系统在接通电源后就进行自检,自检包 括: 测试系统控制器与电动真空泵控制器通信是否正 常; 测试系统控制器与电脑PC 端或者手持设备通信 是否正常。该测试系统既可以进行连续助力制动工 况的模拟,又可以进行间歇式助力制动工况的模拟, 在模拟行车助力制动的过程中,能够实时检测电动真 空泵控制器驱动故障、系统漏气故障和通信异常等故 障,并且进行故障报警及故障信息的存储,同时,测试 的数据可以上传到电脑PC 端或者手持设备,为研发 及测试人员提供理论依据。该电动真空泵控制器测 试系统的工作流程如图3 所示。
根据上述条件和工作流程,结合实际装车的要 求,本文测试了4 个工况点真空泵的抽气时间,每个 工况点连续测试20 次,再取20 次测试数据的平均 值,测试数据见表1。
以上测试表明,该测试系统满足相关试验项目的 要求,未对试验样品功能产生不利的影响,同时,监测 试验样品的真空度、电压和电流等参数的精度不低于 0. 5 级,监测试验样品的温度误差在±0. 5 ℃范围内, 测试系统的状态参数精度高于电动真空泵控制器指 标的1 个数量级,符合测试系统的要求。
3 结束语
NVH 性能的提升是客车乘坐舒适性的直观体 现,振动噪声不仅影响着人们的生活和工作环境,同 时还危害人们的健康,是影响最为广泛的一种公 害[6-9]。同时,振动对机械系统的危害也是很大的, 有害的振动不仅会降低机械设备的工作精度,还会加 剧磨损、缩短机器使用寿命[10]。随着对振动噪声的 持续研究和国家主管部门越来越严格的要求,汽车 NVH 性能要求的提升将备受关注。总之,对于汽车 NVH 的研究,在汽车研究与产品开发过程中的作用 越来越突出。