10.16638/jki.1671-7988.2017.16.040
苏媛，郑朋辉，张超
（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230009）
关键词：真空泵；最小真空度；制动性能
中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)16-116-03
A certain type of electric bus vacuum pump type selection design
Su Yuan, Zheng Penghui, Zhang Chao
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )
Abstract: In this article, based on a certain type of electric bus for example, matching calculation the relationship between the vacuum and brake performance, and combined with the verification resules of performance test and reliability road test, to provide the oretical basis vacuum pump matching and determine the scope for electric bus.江淮电动汽车
Keywords: vacuum pump; the minimum vacuum; brake performance
CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-116-03
前言
随着国家对纯电动汽车的大力支持，电动车市场占比大幅提升，对于纯电动车，因不匹配发动机，没有真空源，但仅靠人力制动不能满足行车制动的需求，因此需要选择合适的电动真空泵替代原发动机驱动的真空泵，以满足车辆对真空的需求，确保制动效果。本文以某纯电动轻型客车为例，再制动系其他零部件与燃油车通用的情况下，对其真空泵进行匹配计算，从而为中大型液压制动汽车真空泵的选型匹配提供了理论依据。
1 制动系统简介计算
二手荣威该车型采用带有真空助力装置的X型液压制动系统和四盘式制动器。驾驶员踩踏板输入力通过推杆直接
操纵真空助力器。真空助力器能够提供的助力大小取决于真空泵提供的真空度。
图1 制动系统示意图
表1 某纯电动轻型客车参数
lotus elise1.1 制动力校核
理想制动力计算：前轴所需制动力：Fuf=mg（b+ψh）ψ/L 后轴所需制动力：Fur=mg（a-ψh）ψ/L m-整车满载总质量g-重力加速度，取9.8m/s2 h-满载重心高度ψ-地面附着系数a、b-重心距前后轴距离。
在0.8附着系数下，该轻客车型空载前轴理论需求制动力：
Fuf=mg（b+ψh）ψ/L=3475×9.8（1270+0.8×760）×
作者简介：苏媛，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。
苏媛等：某型纯电动轻型客车真空泵选型设计117 2017年第16期
0.8/3570=14331.7N （1）
满载前轴理论需求制动力：
Fuf=mg（b+ψh）ψ/L =4495×9.8（1270+0.8×760）×0.8/3570=18538.43N
空载后轴制动力：Fur=mg（a-ψh）ψ/L=3475×9.8（2300-0.8×760）×0.8/3570=11508.1 N （2）满载后轴制动力：Fur=mg（a-ψh）ψ/L=4495×9.8（2300-0.8×760）×0.8/3570=16702.39N
迈锐宝论坛1.2 真空与系统输出制动力关系计算柯尼希塞尔
电动车售后服务真空助力器带橡胶膜片密封装置的控制活塞将助力器分成A、B两个腔。A腔位于与制动主缸相连的一端，保持一定的真空度，B腔内的压力由橡胶阀座、滑柱和将较反作用盘调节，真空度达到外界大气压时，真空助力器可以提供最大的制动助力。当B腔真空度为零是，不考虑助力器的机械效率及复位弹簧反力等影响，可列出下列平衡方程式：F2=F1+πD1²p/4=Fp ip+πD1²p/4 （3）F1/ ¼πd2²=¼πD²p/ ¼π（d1²- d2²）（4）
由以上两式可得到：
F1=πD²p /4( is- 1) （5）F2=πD²p is /4( is- 1) （6）is =F2 /F1 = d1²/d2²（7）式中：D为伺服膜片有效直径；d1为橡胶反作用盘直径；d2为滑柱直径；p为真空助力器A腔的真空度；Fp为踏板力；F1为最大助力点对应的输入力；F2为最大助力点对应的输出力；is为助力比。
液压输出大小P1=¼πPmD1²（8）式中D1为轮缸直径。
前盘式制动器的制动力矩T f及制动力F f，后盘式制动器的制动力矩T r及制动力F r。
T=2fP1Re F=T/r （9）式中f为制动盘副摩擦系数；Re为制动盘有效半径；r 为轮胎滚动半径。
该纯电动轻客使用10+10真空助力器，助力比为9，制动总泵28.58mm
将以上1-9计算公式输入至EXCEL表格，计算该车辆的F f、F r，真空度值从-80Kpa逐步降低至大气压，当计算出制动器的制动力等于车轮需要的最大制动力时，该真空度为制动系统所需要的最小真空度值。计算结果表明：该电动车真空助力器初始真空度小于-46.3KPa时制动器不能提供足够的制动力。
表2 真空度与制动力关系计算
1.3 真空泵工作范围选定
因电动真空泵不可以像燃油车真空泵一样，由发动机带动一直工作，需由传感器控制其开启关闭。从制动性能角度选，产生的真空度越大越有利，但从电动车电量及真空泵使用寿命选型则真空泵工作的时间越短、真空越小越有利故在满足制动性能要求的情况下选取满足制动工作时间较短的真空度范围
为最佳。故将该电动车的真空泵开启压力设定为-50KPa，确保真空助力机构传递出去的制动力一直能满足车辆使用要求，真空泵停止压力需综合考虑上述条件后确定。
公司采购部推荐四款真空泵作为备选方案：
表3 四种备选真空泵参数
真空泵1和2抽真空能力明显弱于3和4，抽真空至-70KPa需15秒以上时间，真空得不到及时补充，故优
先考虑3、4号真空泵，3.4号真空泵各取三只，进行样件性能测试。
表4 真空泵抽真空能力测试
经试验测试，4号真空泵抽速和噪音均好于3号真空泵，故确定选用4号真空泵—UP30。
图2 UP30真空泵抽真空曲线图
因为该车车重较大，且考虑通用性，该车使用10+10真空助力器，真空助力器有效直径D=254 mm，行程为42 mm，即：V =l/4πD²L=0．25×3．14×(2.54²＋2.54²)*0.42=4.25L 根据UP30的真空曲线可知，6秒可从大气压力抽真空至车辆最低需求，6.2S左右抽真空至-70 KPa，10S左右抽真空至-80KPa，考虑真空泵开启工作是瞬间电流消耗较大，尽量避免其频繁启停，故将真空泵关闭上限设置为-80KPa。（下转第123页）
杜保华等：车门把手耐碰撞能力的设计分析与应用123 2017年第16期
见图8中通过上述数学模型和受力分析，将所列内容转化为实际计算式，将数学模型利用其计算关系完整的连接起来[4]。兼顾：把手正常开启力计算；来自本侧门的碰撞开启力计算；来自对侧门的碰撞开启力计算，还需要涉及侧门把手上防撞机构的作用。
图9 优化内容示意图
计算方案通常是完成单一方案的计算，若所计算的方案不符合设计要求，则需要通过修改设计布置来修订方案，在本计算方案中提高侧门锁机构耐碰撞能力主要有以下几个方面：
（1）改变平衡块的质量及质量中心；
（2）改变平衡块复位弹簧的扭矩；
（3）改善平衡块的旋转轴布置；
（4）改善把手柄的旋转轴布置；
（5）改善把手柄的质量及质量中心；
（6）改善锁机构和把手总成安装位置。
基于上述内容可以将其最关键要素作为优化对象，让其在初步设计预置数据的附近一定区域内计算优化，每个优化方案均获得一个方案的关于目标值差距(偏离系数)的结果[4]，选择差距最小的方案作为最优方案，完成方案的自动优化过程。见图9。
4 结论
车门把手耐碰撞能力的设计计算，将复杂的工程计算，利用数学模型将其方案形成一个计算整体，不仅大大降低设计者劳动强度、快捷的完成车门把手耐碰撞能力的计算和校核，而且使设计计算和验证更准确、更科学，因此值得汽车设计师们借鉴。
参考文献
[1] 金云光.丁光学.朱伟，车门锁系统耐惯性性能设计与计算解析[J].
汽车实用技术,2017.03期(8):123-126.
[2] GB 7285-2012.机动车安全运行技术条件[S].
[3] GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护[S]
[4] 丁光学.郑文平.刘美丽.吕龙，一种新的汽车侧门外掀式开启把手
程序化设计方法[S].新材料新技术,2016.第5期29-32.
（上接第117页）
2 定远试验场制动性能试验测试
由试验结果可以看出：采用UP30真空泵为该电动车车提供足够的真空助力，所有制动性能均可满足设计要求，大幅优于国标要求，在整车3万公里的可靠性道路试验尤其是频繁制动的山路试验中电动真空泵的抽气能力能满足连续多次制动的要求。
表5 该电动车试验场内制动性能测试结果
3 结论
在设计时除需要考虑制动性能外，还需就研发项目的通用化考虑，在尽可能制动系其他零部件不做设计变更的前提下，再择优选择电动真空泵，应尽量使真空度满足制动性能的要求，通过对电动真空泵的启停限值的设计，尽可能提高真空泵的使用寿命，降低电动车的能耗。根据整车道路试验效果可知，此套设计方案满足车辆使用要求。
参考文献
[1] 王望予.汽车设计[M]机械工业出版社,2003.
[2] 汽车工程手册设计篇( 第14 卷) 人民交通出版社,2000.
[3] 林秉华.最新汽车设计实用手册.黑龙江人民出版社.
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