1、江鈴產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中央治理標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)真空泵匹配計(jì)算書版本換版/修訂記錄編制/修訂人批準(zhǔn)人生效日期、乙刖百2021-發(fā)布2021-實(shí)施江鈴產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中央發(fā)布根據(jù)已有電動(dòng)真空泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算電動(dòng)真空泵各項(xiàng)性能參數(shù),保證制動(dòng)系統(tǒng)能正常運(yùn)行,符合克服使用要求并且經(jīng)濟(jì)、可靠.本標(biāo)準(zhǔn)由產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中央提出,綜合治理部歸口.本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：本標(biāo)準(zhǔn)審核人：本標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)人：江鈴產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)中央治理標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)真空泵匹配計(jì)算書1概述對(duì)于純電動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)由于沒有真空動(dòng)力源而喪失真空助力功能,僅由人力所產(chǎn)生的制動(dòng)力無法滿足行車制動(dòng)的需要,因此需要對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)真空助力裝置進(jìn)行改制,而改制的核心問題是產(chǎn)生足夠壓力的真空源.以

2、往研究人員解決此問題的方法主要是憑借經(jīng)驗(yàn)選擇一個(gè)具有足夠排氣量的電動(dòng)真空泵.但是,考慮到行車時(shí)制動(dòng)的可靠性及能源的節(jié)約,有必要對(duì)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的性能進(jìn)行合理的分析計(jì)算,以此為電動(dòng)真空泵的選擇或設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).因此對(duì)其真空助力制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析,在保證制動(dòng)性能的前提下,設(shè)計(jì)出合理的所需真空度,為電動(dòng)真空泵的選型提供理論依據(jù).2電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)2.1 電動(dòng)真空泵的選擇2.1.1 根據(jù)整車低壓電源供電,電動(dòng)真空泵采用12V直流電源.如電動(dòng)真空泵采用直接相連的方案,一旦真空泵接通12V電源,真空泵就開始持續(xù)工作,這樣的工作情況比擬苛刻,根據(jù)整車道路試驗(yàn)情況,電動(dòng)真空泵容易出現(xiàn)損壞的情況.2.

3、1.2 真空泵是汽車制動(dòng)系統(tǒng)的平安部件,為保證電動(dòng)汽車的易操縱性和平安性,考慮到真空助力制動(dòng)系統(tǒng)中真空泵的壽命,電動(dòng)真空泵的結(jié)構(gòu)選擇為有刷電動(dòng)真空泵.2.1.3 考慮真空系統(tǒng)能源的消耗,綜合整車低壓供電與DCD輸出功率計(jì)算結(jié)果,建議電動(dòng)真空泵功率不大于50W為減少整車質(zhì)量以及同功率電動(dòng)真空泵重量經(jīng)驗(yàn)值,電動(dòng)真空泵的毛重不大于2.8Kg.2.1.4 根據(jù)對(duì)電動(dòng)汽車上所需的真空泵排氣量,選擇排氣量39L/min的電動(dòng)真空泵.2.1.5 采用真空泵限制單元,根據(jù)對(duì)該真空泵試驗(yàn)分析和實(shí)際的汽車操縱需要使用適宜的真空壓力延時(shí)開關(guān),對(duì)真空泵做出實(shí)時(shí)關(guān)閉或開啟指令；2.1.6 增加限制單元后,須配備2L真空

4、儲(chǔ)能罐,以保證汽車操縱及汽車平安的*亞而攵0由此,電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)的根本構(gòu)成如圖1所示圖1電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)根本結(jié)構(gòu)2.2 限制策略真空泵采用間歇性工作的模式,給真空泵配備一個(gè)限制單元,根據(jù)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果,該限制單元的限制策略定為： 接通汽車12V電源,壓力延時(shí)開關(guān)閉合,真空泵大約工作30秒后開關(guān)斷開,此時(shí)真空罐內(nèi)壓力大約為-80kPa; 當(dāng)真空罐內(nèi)壓力增加到-50kPa時(shí),壓力延時(shí)開關(guān)再次閉合； 當(dāng)真空罐內(nèi)壓力增加到大約-30kPa時(shí),壓力報(bào)警器發(fā)出信號(hào)；如果真空泵限制開關(guān)有很明顯的短時(shí)間開啟和關(guān)閉,說明發(fā)生了泄漏.根據(jù)這個(gè)限制策略,設(shè)計(jì)的間歇性真空發(fā)生系統(tǒng).因此,真空泵的最大真空度要

5、求大于-0.085MPa,工作真空度應(yīng)在-0.050-0.080MPa之間,才能保證制動(dòng)系統(tǒng)正常.2.3 工作原理根本工作原理為：當(dāng)駕駛員發(fā)動(dòng)汽車時(shí),12V電源接通,壓力延時(shí)開關(guān)和壓力報(bào)警器開始?jí)毫ψ詸z,如果真空罐內(nèi)的真空度小于50kPa,壓力膜片將會(huì)擠壓觸點(diǎn),從而接通電源,真空泵開始工作；當(dāng)真空度增加到50kPa時(shí),壓力延時(shí)開關(guān)斷開,然后通過延時(shí)繼電器使真空泵繼續(xù)工作大約30秒后停止；每次駕駛員有制動(dòng)動(dòng)作時(shí),壓力延時(shí)開關(guān)都會(huì)自檢,從而判斷電動(dòng)真空泵是否應(yīng)該工作；如果真空罐內(nèi)的真空度低于34kPa時(shí),真空助力器不能提供有效的真空助力,此時(shí)壓力報(bào)警器將會(huì)發(fā)出信號(hào),提醒駕駛員注意行車速度.3真空助

6、力制動(dòng)系統(tǒng)性能分析與計(jì)算3.1 性能分析與計(jì)算方法原車制動(dòng)系統(tǒng)采用雙管路液壓-真空助力制動(dòng)系統(tǒng),前制動(dòng)器采用雙膜片式真空助力器,4輪缸對(duì)稱式制動(dòng)鉗和盤式制動(dòng)器.真空助力器安裝于制動(dòng)踏板和制動(dòng)主缸之間,由踏板通過推桿直接操縱.助力器與踏板產(chǎn)生的力疊加在一起作用在制動(dòng)主缸推桿上,以提升制動(dòng)主缸的輸出壓力.真空助力器的真空伺服氣室由帶有橡膠膜片的活塞分為常壓室與變壓室,一般常壓室的真空度為6080kPa,即真空泵可以提供的真空度大小.真空助力器所能提供助力的大小取決于其常壓室與變壓室氣壓差值的大小.當(dāng)變壓室的真空度到達(dá)外界大氣壓時(shí),真空助力器可以提供最大的制動(dòng)助力.利用真空助力器的輸入、輸出特性,可

7、以求得踏板力與液壓輸出特性,繼而可以求得制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的力及盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩,最后計(jì)算得出真空助力制動(dòng)系統(tǒng)所需要的最小真空度值,計(jì)算流程如圖2所示.圖2計(jì)算流程圖真空助力器輸入、輸出力硒定真空度P的取值、計(jì)算車輪最大制動(dòng)力上百制動(dòng)塊所受的力制動(dòng)器的制動(dòng)力躇板反力與液用輛出力3.2 計(jì)算過程及結(jié)果分析3.2.1 制動(dòng)力計(jì)算在保證制動(dòng)性能的前提下,設(shè)計(jì)出合理的所需真空度大小.計(jì)算汽車前輪最大制動(dòng)力FlBmaxl與后輪最大制動(dòng)力FBmaxlFBmaxi=(|)G(L2+hgdu/gdt)/L,FBmax2=(|)G(Li+hgdu/gdt)/L(1)式中G汽車重力,60000NL軸距,3.

8、36mLi汽車質(zhì)心至前軸中央線的距離,1.456mL2汽車質(zhì)心至后軸中央線的距離,1.874m小地面附著系數(shù)取0.7hg汽車質(zhì)心高度,1.25mG重力加速度,9.8ms2du/dt汽車制動(dòng)減速度由式(1)計(jì)算得電動(dòng)汽車所需的前后輪最大制動(dòng)力為38319N,13931N為了保證制動(dòng)的可靠性,對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)前輪產(chǎn)生的制動(dòng)力進(jìn)行分析計(jì)算,其目的是計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)所需要的最小真空度.根據(jù)真空助力器的工作原理,可以近似地求出與真空助力器的最大助力點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入力Fi與輸出力F2,最大助力點(diǎn)的輸出力與輸入力之比,即助力比is.3.2.2 助力器制動(dòng)力計(jì)算設(shè)真空助力器變壓腔的真空度為零,不考慮助力器的機(jī)械效率,且忽略

9、復(fù)位彈簧的反力和制動(dòng)主缸推桿截面積的影響,可列出以下平衡方程式：F2=Fi+1/4TtD2P(2)F1/0.25Ttd22=0.25Ttp/0.25Md12-d22)(3)式中D伺服膜片有效直徑,0.187md1橡膠反作用盤直徑,0.025md2滑柱直徑,0.012mP真空助力器常壓腔的真空度,Pa.根據(jù)(4)式計(jì)算真空助力器工作特性,可以求得液壓輸出大小.Pm=Fz2/0.25Qm2(4)式中Pm制動(dòng)主缶!的輸出壓力,PaFz2真空助力器輸出力,ND制動(dòng)主缸內(nèi)徑,0.035m3.2.3 制動(dòng)踏板力計(jì)算最大助力點(diǎn)前制動(dòng)踏板力Fp和后制動(dòng)踏板力F'p為：Fp=TtPmDm2/4ipisr

10、p,F'p=TtPmDm2/4iprp-(is-1)Fl/iprp(5)式中ip制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,5邛制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及制動(dòng)主缸的機(jī)械效率,0.9is助力比,3.98根據(jù)式(5)可以求出不同真空度時(shí)踏板力與液壓輸出特性.由制動(dòng)主缸的輸出壓力Pm根據(jù)(6)式計(jì)算制動(dòng)輪缸對(duì)制動(dòng)塊施加的力P.P=TtPmd2/4(6)式中d輪缸直徑,0.04m計(jì)算盤式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩Tf,及制動(dòng)力Ff:Tf=2fPR,Ff=Tf/re(7)式中f摩擦因數(shù),0.7R作用半徑,0.147mre車輪有效半徑,0.44m3.2.4 參數(shù)符合性設(shè)定最初輸入真空度值為80kPa,步長(zhǎng)Ap=-1kPa,當(dāng)計(jì)算出的制動(dòng)器的制動(dòng)力小于車輪需要的最大制動(dòng)力38.519kN時(shí),運(yùn)算停止,輸出上一步的真空度值作為真空助力制動(dòng)系統(tǒng)所需要的最小真空度值.計(jì)算結(jié)果說明：電動(dòng)汽車需要的最小真空度是44kPa,此時(shí),在踏板力滿足設(shè)計(jì)要求的情況下,計(jì)算所得制動(dòng)器的制動(dòng)