电动汽车液压制动真空伺服系统改进方案

2019-06-24朱久艳冯根伍

客车技术与研究 2019年3期

朱久艳，冯根伍

(东风襄阳旅行车有限公司客车技术部，湖北襄阳 441004)

新能源汽车是我国大力推广的环保型交通运输工具，近年来发展迅猛。制动系统是保证汽车行驶安全的最重要系统之一[1-3]。电动汽车相较于传统的内燃机汽车，其动力工作方式完全不同，因此两者的制动系统有很大差别，特别是在制动能量的提供方面完全不同[4-5]。所以，制定合理的方案就成为了关键。本文介绍电动汽车液压制动真空伺服系统的一种新方案。文中所说的真空度，一律是指绝对真空度。

1 电动汽车液压制动真空伺服系统方案分析

1.1 一般方案

目前市场上和多数整车厂正在研发的电动汽车液压制动伺服系统大都采用如图1所示的技术方案[6-8]。

图1 电子真空泵带储气筒带控制电路的方案

它主要由电动真空泵、真空单向阀、真空筒、真空助力器、真空控制器和控制电路组成。以某款车型为例，其工作原理及控制策略如下。为了便于说明，该款车型所选择的电动真空泵和真空控制器主要参数见表1。

表1 电动真空泵和真空控制器主要参数

1) 将车辆启动钥匙置于ON挡。

2) 当真空筒真空度≥0.055 MPa时，电磁继电器处于电路断开状态，电动真空泵不工作；当真空筒真空度<0.055 MPa时，电磁继电器立即接通电路，使电动真空泵开始工作，抽取真空。

3) 当真空筒真空度达到0.075 MPa时，真空控制器切断控制线低电平信号输出，电磁继电器使电路断开，电动真空泵停止工作。

4) 当真空筒真空度下降到0.055 MPa或以下时，真空控制器控制线输出低电平信号，电磁继电器使电路接通，电动真空泵重新开始工作，然后循环2)和3)这两个步骤。

5) 当某种原因使真空筒的真空度低于0.035 MPa时，真空压力报警灯点亮，提示故障检查。

6) 将启动钥匙处于OFF挡，整个电路断开，电动真空泵停止工作。

1.2 一般系统常见故障及原因分析

对于上述方案，通常会出现一些故障，下面仍以某车型为例进行分析论证。

1) 真空控制器烧损失效。真空控制器输出电流能力小，导致真空控制器无法驱动电磁继电器工作，或长时间过载发热，最后烧损失效。如案例中真空控制器的负载电流为100 mA，持续工作电流为150～170 mA，这样就会因长期过载而发热失效。

2) 电磁继电器粘连，真空泵超时工作烧毁。因制动系统性能的需要，会要求真空控制器在高真空度和低真空度两种状态时，频繁地接通和断开真空控制器控制线的低电平输出信号，导致电磁继电器的触点频繁通、断。在电磁继电器的触点断开时，不可避免会产生拉弧现象，从而导致触点温度升高。这种情况经历一段时间后，会发生动触点粘连现象，也就是使电磁继电器长期处于电路接通状态，导致真空泵会一直运转工作，失去控制，最终使真空泵因工作超时而过热烧毁。

2 一种新方案

通过对上述方案进行分析，为了解决其存在的不足，经深入研究后，提出了一种新方案。这种新方案的思路不是简单地解决现存方案的问题，而是从如何保证行车安全出发，给出了一个可靠性更高的真空伺服系统。该方案如图2所示。

图2 一种新型的真空伺服系统方案

新方案与一般方案的区别是：电动真空泵电机采用无刷电机(零件寿命更高)；双回路真空泵(双回路更安全)；双回路真空压力传感器(双回路更安全可靠)；整车VCU控制真空泵启停(更可靠)；双回路直流固态继电器(零件性能更可靠)；真空泵熔断器容量加大(安全系数提高)。新方案的控制逻辑和工作原理说明如下：

1) 将车辆启动钥匙置于ON挡。

2) 安全检测，真空度<0.045 MPa时，车辆不能启动。

3) 如果真空筒真空度≥0.055 MPa，则由整车控制器(VCU)控制直流固态继电器(LSR)处于断开状态，电动真空泵不工作；如果真空筒真空度<0.055 MPa，则整车控制器控制直流固态继电器处于接通位置，使电动真空泵开始运转工作，直至真空筒中的真空度达到0.080 MPa时，整车控制器控制直流固态继电器，使之处于断开位置，电动真空泵停止运转工作；当真空筒真空度下降到0.055 MPa或以下时，整车控制器控制直流固态继电器，使之重新接通电路，电动真空泵再开始运转工作。

4) 真空伺服系统循环第2)和3)两步工作。

5) 将车辆启动钥匙置于OFF挡，整个电路断开，系统停止工作。

6) 该系统为并联双回路伺服控制系统，其中任何一个回路中的零部件、元件失效，都不会影响另一个回路的正常工作，但都会报警，并由整车控制器指令发出故障码，在仪表板的仪表中显示出来，提示驾驶员注意行车安全和及时检修。整车控制器同时降低驱动电机的扭矩、转速至整车达到一个安全的车速，并使制动灯亮起，以警示后面的车辆注意安全。