某电动真空泵控制器的测试研究

发布时间:2018/11/12 14:07:56     作者:     来源:本站

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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…

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。

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