關于新能源汽車真空罐性能的研究

楊海斌 張馨 吳道坤 鄭白凱

摘 要：真空罐作為新能源汽車制動助力系統的真空能源儲備容器，可裝配壓力傳感器或真空泵控制器，用于監測系統真空度，有效確保真空能源的存儲能力與備用及時性。在整車上僅作為能源儲存容器使用，真空罐的性能是新能源汽車制動及時性、安全性的充分保證。

關鍵詞：真空罐性能;能源儲備;制動性能;新能源汽車

中圖分類號：U469.7 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）06-01-03

Abstract： As the vacuum energy reserve container of brake assist system for Electric vehicle， vacuum tank can be equipped with pressure sensor or vacuum controller to monitor the vacuum degree of the system and effectively ensure the storage capacity and standby timeliness of vacuum energy. It is only used as energy storage container in the whole vehicle， and the performance of vacuum tank is the full guarantee for the timeliness and safety of braking of electric vehicles.

Keywords： Performance of vacuum tank; Energy reserve; Braking performance; Electric vehicle

CLC NO.： U469.7 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）06-01-03

前言

隨著社會對全球可再生資源危機的意識，全面提倡節能減排，綠色出行，純電動車在我們的生活中也越來越普遍。自2019年國家強制性實施國六排放標準后，更加速了新能源汽車的發展，新能源汽車的普及將是社會發展必然產物。

新能源汽車的全面發展，是建立在產品可靠性、安全性基礎之上，尤其在純電動車應用方面，近幾年市場上陸續地出現質量問題，對車輛進行召回，影響著消費者的心理接受度。新能源汽車這個領域是一個全新的領域，需要不斷地探索、分析、總結、改善，去開創一個消費者敢于放心駕駛的智能化車輛。所以，真空罐作為新能源汽車安全行駛制動的能源儲備系統，應充分有效地保證其功能性，確保制動性能的及時性，有效性。

1 真空罐主要類型

不同容積的真空罐按材料屬性分類，主要分：金屬真空罐，塑料真空罐。

金屬真空罐分：不銹鋼制罐，鐵制罐;特點：不銹鋼罐成本高，通常采用管材直接切割、焊接;鐵制罐，采用鈑金模具成型再焊接，表面進行電泳油漆處理，存在內腔防腐性能差，有雜質等缺點。

塑料真空罐分：注塑成型罐，吹塑成型罐，塑料罐體主要優點是質量輕，清潔度高。注塑成型罐（如圖1）通過熱熔焊接，將兩半罐體熔為一體，結構強度高，缺點是受容積限止，不能做得過大，模具成本高。吹塑成型罐是一個整體，可以是復雜形狀或異響，壁薄，強度低，存在真空吸變形的缺點，受正壓能力強，如汽車油箱采用吹塑成型。

2 真空罐的性能指標要求

為充分有效地保證真空罐在整車上的應用可靠性，根據汽車的質量指標要求、使用環境特點、系統工作模式，對真空罐的性能指標研究如下：

2.1 基本性能要求

（1）適應性：真空罐在作為汽車真空能源儲備容器，在-92kpa真空壓力下，罐體不得變形，吸扁現象，確保系統應用時，不會因變形引起氣道不通暢;

（2）密封性能：對真空罐總成，使其在-66.7kpa真空壓力下，穩壓5S，保壓15S，在15S內，系統的壓力升高值不大于0.3kpa。以確保不會真空罐的漏氣引起系統頻繁工作，影響系統壽命;

（3）電氣性能：針對真空罐上裝配了傳感器或控制器等電子產品，其電子產品的電氣信號應符合規定參數及滿足汽車電磁干擾與抗騷性能。

2.2 環境性能要求

（1）高溫性能：將真空罐置于90℃高溫環境中24H，試驗后，產品外表面不應發生損害性能的改變，無變化、脆變、裂紋、起殼，真空罐應滿足基本性能要求。主要滿足車輛在極熱環境下，真空罐總成的功能性必須滿足;

（2）低溫性能：將真空罐置于-40℃低溫環境中24H，試驗后，產品外表面不應發生損害性能的改變，無變化、脆變、裂紋、起殼，真空罐應滿足基本性能要求。主要滿足車輛在極寒環境下，真空罐總成功能性必須滿足;

（3）高溫存儲性能：真空罐總成在130℃環境下放置200H，試驗后，真空罐總成須滿足其基本性能。模擬真空罐的儲存性能。

（4）低溫存儲性能：真空罐總成在-40℃環境下放置72H，試驗后，真空罐總成須滿足其基本性能。模擬真空罐的儲存性能。

（5）溫度沖擊性能：高低溫交變循環沖擊溫度循環：-40℃-+90℃;樣品在最終溫度停留的時間各為1h;轉換時間△T<3min;循環次數：N=300;

主要驗證真空罐通過不同季候溫度變化，材料老化開裂等失效模式，以確保產品耐候性能。

（6）濕熱存儲性能：真空罐總成在40℃±2℃、濕度93±3% RH的環境下存儲時間21天，試驗后，真空罐總成須滿足其基本性能，主要驗證產品在整車實際使用中的環境工況的符合性。

（7）防塵試驗：試驗等級：IP6KX，試驗后，產品內部無粉塵進入，產品功能性正常。

（8）防水試驗：試驗等級：IPX9K，試驗后，產品內部無水進入，產品功能性正常。

2.3 機械性能要求

（1）跌落試驗：以重量1.2kg產品，1M高度的自由落體跌落力為基準，垂直跌落水泥地面，按X、Y、Z三個方向各跌落2次（局部點著地避讓），產品不允許有隱形損壞，滿足其基本性能要求，允許外觀有損傷;

（2）爆破性能：對塑料罐體，向其內部充500kpa壓力，罐體不得開裂;對金屬罐體，向其內部充800kpa壓力，罐體不得開裂紋;主要驗證其罐體的結構強度、焊接性能;

（3）抗扭矩性能：對罐體上的安裝連接螺栓，施加其規定規矩，螺栓不得轉動，以驗證金屬罐螺紋的焊接強度及塑料罐螺紋嵌合強度，以確保整車裝配時，實施裝配扭矩，產品不會損壞;

（4）機械沖擊：產品通過支架固定在試驗臺上，沖擊波形：半正弦沖擊：7g、14g，持續時間：10ms，測試方向：6個軸向，測試次數：20次/軸，環境：室溫，25%RH-85%RH。試驗后，產品外觀無損傷及功能性符合基本性能。

（5）機械振動：產品通過支架固定在試驗臺上，啟動振動試驗臺，頻率：10-60HZ;加速度：1.5g;掃頻速率：1倍頻/min;時間：三軸向，每軸8小時。試驗后，產品外觀無損傷及功能性符合基本性能。

（6）耐化學試劑：化學試劑涂抹產品表面，常溫環境下靜置24H后，觀察樣品外觀;

試驗后，產品外觀無溶解、膨脹、無色變現象、無裂縫形成。

常規化學試劑：發動機冷卻液，酒精，機油，柴油，汽油，制動液，變速箱油，車窗清洗劑，冷媒。

2.4 防腐性能要求

（1）中性鹽霧試驗：對真空罐材料屬性為金屬件，對罐體內腔（機械切開后試驗），耐中性鹽霧試驗144H后金屬件無紅銹，允許有少量白銹，對真空罐外漏金屬件，耐中性鹽霧試驗240H后金屬件無紅銹，允許有少量白銹;測試240H之后真空罐總成必須滿足其基本性能;

（2）交變鹽霧試驗（出口車選用）：噴霧時間：2H，緊接著20H-22H的濕熱貯存（溫度：40± 2°C，相對濕度：（93±3）%），循環周期：4;再進行標準大氣條件（溫度：23± 2°C，相對濕度為45%-55%）下為期3天的貯存周期;大循環次數：2次;總試驗時間：（1*4+3）*2=14天（336H）。試驗后，不會出現如裂紋、脆裂、變形、外漏金屬銹蝕等現象，產品功能無損傷，密封性能符合。

2.5 材料性能要求

（1）禁用物質要求：真空罐總成的所有材料屬性必須滿足汽車禁用物質要求，具體指標：

鉛，含量小于1000ppm

汞，含量小于1000ppm

六價鉻，含量小于1000ppm

多溴聯苯，含量小于1000ppm

多溴聯苯醚，含量小于1000ppm

鎘，含量小于100ppm

無石棉

（2）材料性能指標：真空罐材料選用應滿足相應標準指標要求。

對金屬材料罐體主要性能：材料化學成分、抗拉強度、屈服強度;

對塑料材料罐體主要性能：抗拉強度、屈服強度、彎曲強度、燃燒灰分、沖擊強度、吸水率、長期耐老化等性能;

（3）阻燃性要求：對塑料件制品，阻燃性能要求應能滿足GB 8410-2006標準中HB或V-0的材料性能要求。

2.6 電磁兼容性

對真空罐總成上配置了控制器或傳感器，應當滿足整車廠約定的電磁兼容性，以消除因電磁干擾導致信號失真或電子元件損壞。

3 結束語

新能源整車在匹配選用真空罐時，應根據整車制動性能匹配合適容積的真空罐。選用不同材料的罐體，接合整車性能要求，應提出充分的性能指標，以確保產品在批量應用前，得到有效的試驗驗證。

部件供應商依據真空罐的性能指標要求，擬定完善的試驗方案及試驗后產品應達到的具體指標，同時，還應明確產品試驗的具體方法或參照標準，以指導試驗單位按規定方法執行，最終以達到充分有效地驗證產品功能符合性，以確保新能源汽車應用產品的安全性、法規性。

參考文獻

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[4] 楊海斌.關于新能源汽車真空罐的匹配計算.中國高新區.2019.08.