电动汽车真空泵控制策略的研究

付学松　刘贤彪　陈红　刘聪　董红莉

摘 要：电动汽车电子真空泵控制策略对真空制动系统性能的影响。

关键词：电动车;电子真空泵;控制策略

1 前言

传动燃油汽车由发动机提供真空助力源，而纯电动汽车或燃料电池汽车的制动系统由于没有真空源而丧失真空助力的功能，仅仅由人力所产生的制动力无法满足行车制动的需要，因此需要将制动系统真空助力装置进行重新匹配设计，而设计的核心问题就是产生足够的压力真空源。考虑到行车制动的可靠性、安全性及能源的节约，有必要对真空助力系统的性能进行合理分析计算，以此为电子真空泵、真空储能机构的选择和策略匹配提供理论依据。

本文主要阐述在保证制动性能的前提下，匹配合理的所需真空度控制策略。

2 电动车真空助力系统装置

真空助力器安装于制动踏板和制动主缸之间，由踏板通过推杆直接操纵，真空助力器的真空伺服气室由带有橡胶的活塞分为常压室（与真空源连接）与变压室，一般常压室的真空度为66.7kpa。真空助力器所能提供的助力大小取决于其常压室与变压室的气压差值。

制動系统真空助力器装置的真空源来自于发动机进气歧管。纯电动汽车由于没有发动机，制动系统没有了真空源，从而丧失真空助力的功能，为此，需要重新匹配能够提供足够压力的真空源。若采用电子真空泵与电源直接相连的方案，一旦汽车接通电源同时踩刹车，真空泵就开始工作，这样频繁的工作情况比较苛刻，虽然现在电子真空泵的在一定前提下理论寿命累计有1500h，但是从可靠性、安全性以及噪音等方面考虑，还是建议真空泵采用间歇性工作模式。

3 电动车真空系统真空泵控制策略

（1）绝对压力控制策略：采用一个绝对压力传感器，只监测真空罐压力。

正常工作模式：检测到绝对压力P>50Kpa开启真空泵，P<25Kpa关闭真空泵。真空度大小如图1某某线（关闭压力25Kpa线）和某某线（大气压和海拔关系线）区域面积。

存在问题：虽然任何海拔高度电子真空泵抽气时间短，但是海拔5600m后（拐点辅助线），真空泵将无法开启工作，此时无法满足正常制动需要的真空度。

（2）压力差控制策略：采用一个真空度传感器，监测真空罐内外压力差。

正常工作模式：检测到真空度P<50Kpa开启真空泵，P>75Kpa关闭真空泵。

存在问题：海拔1500m后（关闭辅助线）真空泵无法关闭工作，电子真空泵将持续工作导致寿命缩短甚至失效;工作海拔4600m后（开启辅助线）真空泵无法开启工作，影响行车安全，同时该策略关闭压力接近真空泵抽气能力极限，抽气时间会大大增加。

（3）环境压力百分比控制：两个绝对压力传感器，一个监测真空罐压力，一个监测外界环境压力。

正常工作模式：检测到真空罐压力与环境压力的比值>50%开启真空泵，<25%关闭真空泵。真空度大小如图2某某线（关闭压力P*25%）和某某线（大气压和海拔关系线）区域面积。

存在问题：真空泵能正常的开启和关闭，只是随着海拔的增加，由于关闭压力慢慢靠近真空泵极限抽气能力，导致抽气时间会逐渐增加。

4 结论

结合电子真空泵的性能以及真空度对制动真空助力的影响，选择合适的控制策略，能有效延长真空泵的使用寿命，且保证制动的可靠性，从制动性能考虑，真空泵产生的真空度越大越好;从经济性和可靠性考虑，真空泵产生的真空度越小越有利。综合考虑，在满足整车制动性能要求的最小真空度情况下，结合真空泵的抽气特性曲线，选取满足制动工作时间较短的真空度范围为最佳，故建议采用绝对压力和环境压力百分比的控制结合使用。

控制策略：

（1）正常工作模式：海拔1600m以下，外界环境压力P>85Kpa时，检测真空罐中绝对压力P>50Kpa开启真空泵，P<25Kpa关闭真空泵，这种环境路况下既满足制动性能所需的真空度，也是最经济最可靠下的真空泵运行模式;海拔超过1600m以上，检测到真空罐压力与环境压力的比值>50%开启真空泵，<25%关闭真空泵，随着海拔增加，该模式在保护真空泵的同时已最大化满足制动性能的需求。

（2）传感器故障模式：检测到驾驶员有制动需求即踩下制动踏板，则开启真空泵，持续开启工作10S后，如真空泵可自行关闭，发出报警指示;如无法关闭，真空泵执行间歇式工作，工作10秒停止4秒，限功率处理，发出报警指示。

参考文献：

[1]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

[2]刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算[M].北京：清华大学出版社，2004.