关于新能源商用车双泵控制器试验的研究

(湖州知谷汽车零部件有限公司 313200)

0 引言

电子真空泵双泵控制器可以控制2个电子真空泵进行独立工作，并对真空助力系统中的电流、电压、短路、断路以及真空压力进行实时监测[1]，保证车辆行驶的安全性。

关于真空泵双泵控制器在国内并没有相关国家及行业技术标准，故与真空泵厂家、双泵控制器厂家以及整车厂商（上汽大通南京分公司）相关工程师共同参与编制了该双泵控制器性能要求及试验方法，并通过了整车路试验证。

1 双泵控制器工作原理

双泵控制器与电子真空泵、传感器、线束及真空管构成真空助力系统（图1）。传感器将真空罐中的真空压力值以电压模拟量的形式反馈给控制器[2]，控制器根据真空压力的大小来控制真空泵的起停；同时对真空系统工作的电流、电压以及短路、断路进行实时监测。

图1 真空助力系统简图

2 性能要求

2.1 基本性能

真空助力的额定电压为13.0 V（允许的工作电压范围为9.0～16 .0 V），允许工作电流≤25 A。

2.1.1 控制逻辑

（1）起动真空泵，读取电压、电流及传感器信号，判断真空系统是否正常（15 s 内压力应达到65 kPa）。

（2）开启真空泵的条件是压力≥50 kPa，关闭真空泵的条件是压力≤30 kPa。

（3）真空泵具有上限控制策略，即当持续工作25 s，真空绝对压力不足50 kPa，真空泵停止工作。

（4）若一个真空泵的工作电流正常，而另一个真空泵供电电流＞15 A或＜3 A（持续3 s）, 则电流异常的真空泵停止工作。若2个真空泵供电电流均异常，真空泵全部停止工作。

（5）整车电源电压16.0～24.0 V, 但真空压力＜45 kPa，真空泵停止工作；整车电源电压＞24.0 V或＜9.0 V，真空泵停止工作。

（6）若传感器发生故障，信号缺失或不可信，则2个真空泵交替工作，每个真空泵的工作时长为5 s。

2.1.2 报警策略

（1）整车上电后15 s 开始检测电压、电流、传感器和真空泵系统，出现异常会发出报警提示。电压异常、真空泵断路，报警提示灯常亮，传感器异常，发出频率为1.70 Hz的声音报警。

（2）整车电源电压＞24.0 V或＜9.0 V，发出频率为0.25 Hz的声音报警，电压恢复正常后，报警信号消除，系统回到正常工作循环模式。

（3）任一真空泵供电电流＞15 A或＜3 A，发出频率为0.50 Hz的声音报警，电流恢复正常后，报警信号消除，系统回到正常工作循环模式。

（4）低压持续2 s，报警提示灯常亮，当压力≤65 kPa，灯光熄灭。

（5）真空泵连续工作1 min，报警灯常亮，当压力≤25 kPa，灯光熄灭。

2.2 过电压能力

在18 V端电压下持续工作1 h,试验后产品基本性能满足标准要求。

2.3 持续耐电流能力

在24 A的大电流下持续工作8 h，试验后产品外观及基本性能满足标准要求。

2.4 高/低温存储

试验后，产品外观及基本性能满足标准要求。

2.5 高/低温性能

试验后，产品外观及基本性能满足标准要求。

2.6 温度冲击

试验后，产品无变形、融化及碎裂等不良现象，产品基本性能满足标准要求。

2.7 恒定湿热存储

试验后，产品无变形、涨裂等不良现象，产品基本性能满足标准要求。

2.8 机械振动

试验后，紧固件无松动，外壳及基本性能满足标准要求。

2.9 跌落试验

试验后，产品无功能性损伤；产品基本性能满足标准要求。

2.10 防水试验

产品防护等级满足GB/T4208-2017 中IPX7 要求，试验后产品内部无进水，基本性能满足标准要求。

2.11 防腐性能

耐中性盐雾试验144 h后，产品表面无锈蚀；240 h后，产品基本性能满足标准要求。

2.12 抗化学试剂

试验后产品外观无溶解、膨胀、色变及开裂现象，产品基本性能满足标准要求。

2.13 耐久试验

耐久试验后产品基本性能满足标准要求。

3 试验方法

3.1 试验设备

试验所用的设备应满足相关试验项目的要求，不可对试验件功能产生不利影响。在耐久性试验中，测量和指示各参数的仪器或仪表精度不得低于2.0 级。高温、低温试验设备的温度控制误差须在±2℃范围内。电压误差控制在±0.2 V 范围内。盐雾试验箱须满足GB/T10587的要求。振动试验装置须具有扫频功能。

3.2 试验条件

若无特殊规定，所有试验须按下列条件进行。试验环境温度为室温，相对湿度不得大于95%，试验电压范围为13.0±0.2 V。

3.3 过电压能力

将控制器放入环境温度为70℃的试验箱中存储30 min。待样件温度与环境温度一致后，将电源电压调至18.0 V，并持续工作1 h。

3.4 持续耐电流能力

调节电路中滑动变阻器，使电源输入端总电流为24 A，并使控制器持续工作8 h，试验后检测产品外观及基本性能要求。

3.5 高/低温存储

将控制器分别放入环境温度为100℃和-40℃的试验箱中，非通电状态下存储72 h，试验后将样件在室温下静置2 h。

3.6 高/低温性能

将双泵控制器分别放入环境温度为90℃和-40℃的试验箱中，非通电状态下存储8 h，然后接通电源，使控制器在通电状态下存储8 h，试验过程中每30 min 对真空泵唤醒一次，看双泵控制器能否正常工作。

3.7 温度冲击

高低温交变循环温度范围为-40～90℃，样品在最终温度停留的时间为30 min，转换时间△T＜3 min；循环次数为200次。

3.8 恒定湿热存储

环境温度范围为40℃±2℃，相对湿度范围为93%±3%，测试周期为21 天（非通电状态）。

3.9 机械振动

将双泵控制器装配到振动试验台上，非通电状态下振动验证。振动频率为33.30 Hz，加速度为4.4 G，试验时间（X/Y/Z）每轴向8 h。

3.10 跌落试验

将双泵控制器从1 m 高度自由落下2次至水泥地面。

3.11 防水试验

将双泵控制器放入1 m 深的水箱里，持续30 min。

3.12 防腐试验

按GB/T 2423.17-2008 盐雾试验方法进行验证，140 h后检测产品外观是否有锈蚀，240 h后检测产品基本性能。

3.13 抗化学试剂

用棉布（300 mm×300 mm）吸入试剂50 mL，不同材质的表面都要涂抹到，允许试剂从样件表面滴下少许。将样件放在温度箱内，在老化温度（汽油23℃，其余试剂85℃）下保持24 h，试验后恢复至室温。

3.14 耐久试验

按整车布置连接系统，并置于温度箱中。通过外接控制系统控制管路上的电磁阀开起关闭，使真空管中压力维持在25～45 kPa，真空泵工作占比50%～70%，每工作160次，控制器重新上电一次。工作总耐久次数不低于80万次，共10个温度循环工况。每个工况下工作次数为，高温：90±2℃，8 000次；常温：40℃±2℃，64 000次；低温：-40℃±2℃，8 000次。

4 结束语

双泵控制器直接控制真空泵的起停工作，影响真空泵的耐久性能；同时对整车的行车安全也起到关键性的决定作用；基于目前国内没有相关国家及行业标准，笔者结合公司企业标准，重点介绍双泵控制器的性能要求及试验方法，这对本领域汽车制动系统设计人员有较大借鉴意义。