一种用于电动汽车的真空助力制动系统设计.doc

· 一种用于电动汽车的真空助力制动系统设计· 文章编号: 1002- 4581( 2007) 06- 0027- 03 一种用于电动汽车的真空助力制动系统设计 张欣宇, 黄妙华, 夏青松 ZHANG Xin-yu, HUANG Miao-hua, XIA Qing-song ( 武汉理工大学汽车工程学院, 湖北武汉, 430070) 摘 要: 文中给出了某型电动轿车完整的制动系统的计算参数, 并对真空助力制动系统的性能进行了分析计算, 并根据计算结果, 设计了电动真空助力制动系统。通过整车道路试验验证, 所设计的电动真空助力制动系统合理。 关键词: 电动汽车; 制动系统; 电动真空泵 中图分类号: U469.72:U463.5 文献标识码: A 0 前 言 1 真空助力制动系统性能要求分析 北 电动汽车作为一种节能、无污染的理想“零 以往研究人员对电动汽车上的真空助力源 京 排放”车辆, 正日益受到世界各国的普遍关注与 改制的办法主要是凭借经验选择一个具有足够 汽 重视。但由于技术上的制约及现实国情的因素, 排气量的电动真空泵。但是, 考虑到行车时制动 我国对电动汽车的各种研究, 绝大多数都只能在 现有内燃机汽车的基础上进行改装。 的可靠性及能源的节约, 有必要对真空助力制动 系统的性能进行合理的分析计算, 以此为电动真 车 绝大多数的轿车多采用真空助力伺服制动 空泵的选择或设计提供理论依据。 系统,使人力和动力并用。传统内燃机轿车的制 原车制动系统采用双管路液压 - 真空助力 动系统真空助力装置的真空源来自于发动机进 制动系统, 前制动器采用双膜片式真空助力器, 4 气歧管, 真空度负压一般可达到 0.05~0.07MPa。 轮缸对称式制动钳和盘式制动器。真空助力器安 对于由传统车型改装成的纯电动车或燃料电池 装于制动踏板和制动主缸之间, 由踏板通过推杆 汽车, 发动机总成被拆除后, 制动系统由于没有 直接操纵。助力器与踏板产生的力叠加在一起作 真空动力源而丧失真空助力功能, 仅由人力所产 用在制动主缸推杆上, 以提高制动主缸的输出压 生的制动力无法满足行车制动的需要, 因此需要 力。真空助力器的真空伺服气室由带有橡胶膜片 对制动系统真空助力装置进行改制, 而改制的核 的活塞分为常压室与变压室, 一般常压室的真空 心问题是产生足够压力的真空源。 度为 60～80kPa, 即真空泵可以提供的真空度大 以基于某车型研发的纯电动轿车为例, 对其 小。真空助力器所能提供助力的大小取决于其常 真空助力制动系统进行计算分析, 在保证制动性 压室与变压室气压差值的大小。当变压室的真空 能的前提下, 设计了间歇性工作的电动真空发生 度达到外界大气压时, 真空助力器可以提供最大 系统, 为电动真空助力制动系统的设计提供理论 的制动助力。 依据。 在保持制动系统其他结构不变的情况下, 只 《北京汽车》2007.No.6 · 27·  · 一种用于电动汽车的真空助力制动系统设计· 用电动真空泵替代原发动机驱动的真空泵, 在满 足制动性能要求的前提下, 对所需最小真空度数 2 电动真空发生系统设计 值进行分析计算。 利用真空助力器的输入、输出特性, 可以求 得踏板力与液压输出特性, 如图 1 所示, 继而可 根据计算结果, 选择了 BOSCH 公司生产的 12V 电动真空泵。该真空泵的基本性能曲线如图 3 所示。 器的制动力矩, 最后计算得出真空助力制动系 统所需要的最小真空度值。对于不同车型所装 备的不同类型的制动器, 需要选择不同的计算 公式。以上计算流程是以车轮上的盘式制动器 为例; 对于鼓式制动器, 计算流程相同, 只是计 算制动轮缸对鼓式制动器的力的计算公式的选 择不同而已。 图 3 真空压力与真空泵排气量关系曲线 如果采用真空泵直接与 12V 电源直接相连 的方案, 一旦汽车接通 12V 电源, 真空泵就开始 持续工作, 这样的工作情况比较苛刻, 根据整车 北 道 路 试 验 情 况 , 当 汽 车 在 城 市 工 况 下 行 驶 6000km 之后, 电动真空泵出现损坏的情况, 根据 京 真空泵寿命试验结果可知, 真空泵持续工作的时 汽 图 1 真空助力器输入、输出特性 间为 218h, 制动系统是汽车安全部件, 6000km 的正常运行里程是不符合要求的。 车 设 定 最 初 输 入 真 空 度 值 为 80kPa, 步 长 为保证电动汽车的易操纵性和安全性, 考虑 到真空助力制动系统中的真空泵寿命和真空系 Δp=-1kPa, 当计算出的制动器的制动力小于车 统能源的消耗, 对真空发生系统的设计提出以下 轮需要的最大制动力 8.319kN 时, 运算停止, 输 几点要求: 出上一步的真空度值作