電動汽車真空助力制動系統常見故障的分析及優化

唐繼光，張寶紅，唐豐歡

(柳州延龍汽車有限公司，廣西 柳州 545006)

電動汽車作為一種節能、無污染的理想“零排放，零污染”車輛，正日益受到世界各國的普遍關注與重視。

傳統內燃機汽車的制動系統真空助力裝置的真空來源于發動機的進氣歧管，真空度一般約為0.06MPa，而對于純電動汽車，如果沒了發動機，而僅依靠人力產生的制動力是無法滿足行車制動，因此，需在電動汽車上加裝電動真空助力制動系統；而電動汽車制動性能好壞直接影響了車輛行駛安全。

以LZL5021XXYBEV車型為例，對其真空助力制動系統常見故障進行分析及優化，以提高電動車的可靠性，降低故障率及故障維修難度。

1 優化前系統原理

電動汽車真空助力系統優化前工作原理如圖1所示。

圖1 優化前真空助力制動系統

此系統分別由動力電池、DC轉換器、輔助蓄電池、真空泵、儲氣罐、延時繼電器、壓力開關等組成。DC/DC轉換器將動力電池組電壓轉換為13.8 V，為輔助蓄電池充電。當電動汽車鎖匙打在啟動檔時，輔助畜電池為真空泵提供電能，由真空泵運轉工作產生負壓，負壓隨著連接管傳送到真空罐內。當真空罐內壓力低于0.06MPa時，壓力開關將閉合開始傳送信號給延時繼電器，真空泵將在延時繼電器的幫助下開始運轉工作，起到繼續傳送壓力的作用。當真空罐內壓力大于0.08MPa時，壓力開關將敞開并開始傳送信號給延時繼電器，真空泵將在延時繼電器的作用下停止工作。周而復始，為制動系統提供真空助力。

2 常見故障分析

2.1 DC/DC轉換器失效

DC/DC轉換器作用是將動力電池組72 V直流電轉換為13.8 V直流電壓對輔助蓄電池充電，確保輔助蓄電池電量充足。故障主要表現為：DC/DC轉換器無電壓輸出，輔助蓄電池虧電且電壓持續下降，導致真空泵無法向制動系統提供真空助力使車輛制動失效。

產生該故障有幾種原因：

（1）DC/DC保險燒壞；

（2）DC/DC連接線路故障；

（3）DC/DC本身內部故障；

（4）DC/DC轉換器輸入端電源故障。

故障排除方法：啟動車輛，用萬用表電壓檔測量DC/DC轉換器輸入端電壓是否符合要求。如果輸入端正負極電壓正常，而信號端無電壓，則說明保險燒了，更換保險即可；如果測量輸入端電壓小于DC/DC的額定值，則說明動力電池組欠壓；如果DC/DC輸入端電壓及信號線正常，DC/DC輸出端無電壓輸出，說明DC/DC本身故障需及時更換以保證車輛的正常使用。

2.2 管路泄漏

出現這種現象有兩種可能：一種是管路連接部分不牢固，另一種是管路老化有裂紋。

故障排除方法：檢查真空管路是否有老化現象，主要檢查連接固定位置，如果有該現象應及時更換；如果沒有請檢查管路連接部位固定是否牢固。

2.3 真空壓力開關失效

觸點式真空壓力開關安裝位于真空儲氣罐內，出現該故障的原因多由于開關內部老化，彈力減弱，觸點無法捏合或捏合不良，導致儲氣罐真空度在低于0.06MPa時開關未閉合，持續工作時間不足18 S時開關斷開，從而引起制動系統真空助力不足，車輛制動不理想，嚴重的會導致制動失靈。

解決該故障的辦法為更換真空壓力開關，同時過濾器需要經常更換，以保證系統中的干燥，從而延長真空壓力開關的使用壽命。

3 電動汽車真空助力制動系統優化

從以上分析可以看出，該真空助力制動系統存在的主要問題有：

（1）在車輛行駛中，無法判斷DC/DC是否正常工作；

（2）無法監測真空助力系統是否有泄漏情況發生；

（3）無法判斷真空儲氣罐內真空度是否在合理范圍。

要從本質上解決真空助力制動系統的安全可靠性，確保電動汽車在行車過程中的安全性，經仔細研究，對系統進行優化改進，通過增加制動模塊來檢測DC/DC、壓力開關、真空度是否正常，在系統出現問題時采取相應措施，確保車輛安全。

電動汽車真空助力系統優化后工作原理如圖2示。

圖2 優化后真空助力制動系統

3.1 輔助蓄電池電壓實時監控

為了消除DC/DC失效導致的制動失靈現象，制動模塊內設ADC電壓監測電路，實時對輔助蓄電池電壓進行檢測，當電壓低于12.5 V時，制動模塊向儀表傳輸故障信息，提醒駕駛員系統出問題，應小心駕駛并及時檢查。當蓄電池電壓低于11 V時，制動模塊向整車控制系統發出信號，由整車控制器在策略規定范圍內限制電機動力輸出來保護車輛的行駛安全。通過此方法可以避免因DC/DC失效、輔助蓄電池損壞等原因而導致的制動失靈。

3.2 真空壓力開關實時監控

真空壓力是否在合理范圍內直接影響到制動性能的好壞，為了避免壓力開關失效而導致的制動系統失靈現象產生，制動模塊對壓力開關、制動開關、行車速度變化率情況進行綜合性實時監控，判斷車輛行駛狀態及駕駛員是真制動還是假制動，估算出制動力矩，從而判斷助力系統真空壓力，得知真空壓力開關是否失效，當系統檢測出壓力開關失效時，制動模塊將啟動應急程序，每檢測制動開關工作，持續讓真空泵工作30秒，同時向儀表及整車控制器發送故障信息，由整車控制器采取相應策略來限制行車速度。從而防止因真空壓力開關失效而導致的交通事故發生。圖3為H825型真空泵持續工作時間與助力制動系統真空壓力的關系曲線圖。

圖3 H825真空泵工作時間與真空壓力關系曲線

3.2 真空泄漏實時監控

制動模塊根據制動開關與真空壓力開關的工作情況，判斷真空助力系統是否存在真空泄漏現象，若超出系統設定范圍，說明真空助力系統出現了緩慢泄漏現象，此時制動模塊向儀表傳送故障信息，由儀表通過故障形式提醒駕駛員注意安全；若制動開關不工作的情況下真空泵長時間工作，說明真空助力系統存在嚴重泄漏現象，此時制動模塊向儀表及整車控制器發送信息，由整車控制器做出相應策略，保護車輛行駛安全，從而避免因制動失靈而發生的事故。

4 結束語

綜上所述，本文對電動車真空助力制動系統常見故障進行分析，并對系統進行了優化改進，可以提前預知制動系統故障并做出相應保護措施，解決了因DC/DC失效、真空壓力開關彈力減弱及管路泄漏等問題而引起的意外故障，提高了車輛品質和人員的安全，相比采用高精密元器件作壓力開關的助力制動系統，節約了成本，同時也大大縮短了維修時間，提高維修效率。

[1]方泳龍.汽車制動理論與設計[M].北京：國防工業出版社，2005.

[2]夏青松，楊 華，徐 達，等.電動真空助力制動系統設計[J].上海汽車2007，(11)：13-14.

[3]余志生.汽車理論第3版[M].北京：機械工業出版社，2000.