关于新能源汽车真空罐性能的研究

杨海斌 张馨 吴道坤 郑白凯

摘 要：真空罐作为新能源汽车制动助力系统的真空能源储备容器，可装配压力传感器或真空泵控制器，用于监测系统真空度，有效确保真空能源的存储能力与备用及时性。在整车上仅作为能源储存容器使用，真空罐的性能是新能源汽车制动及时性、安全性的充分保证。

关键词：真空罐性能;能源储备;制动性能;新能源汽车

中图分类号：U469.7  文献标识码：A  文章编号：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

随着社会对全球可再生资源危机的意识，全面提倡节能减排，绿色出行，纯电动车在我们的生活中也越来越普遍。自2019年国家强制性实施国六排放标准后，更加速了新能源汽车的发展，新能源汽车的普及将是社会发展必然产物。

新能源汽车的全面发展，是建立在产品可靠性、安全性基础之上，尤其在纯电动车应用方面，近几年市场上陆续地出现质量问题，对车辆进行召回，影响着消费者的心理接受度。新能源汽车这个领域是一个全新的领域，需要不断地探索、分析、总结、改善，去开创一个消费者敢于放心驾驶的智能化车辆。所以，真空罐作为新能源汽车安全行驶制动的能源储备系统，应充分有效地保证其功能性，确保制动性能的及时性，有效性。

1 真空罐主要类型

不同容积的真空罐按材料属性分类，主要分：金属真空罐，塑料真空罐。

金属真空罐分：不锈钢制罐，铁制罐;特点：不锈钢罐成本高，通常采用管材直接切割、焊接;铁制罐，采用钣金模具成型再焊接，表面进行电泳油漆处理，存在内腔防腐性能差，有杂质等缺点。

塑料真空罐分：注塑成型罐，吹塑成型罐，塑料罐体主要优点是质量轻，清洁度高。注塑成型罐（如图1）通过热熔焊接，将两半罐体熔为一体，结构强度高，缺点是受容积限止，不能做得过大，模具成本高。吹塑成型罐是一个整体，可以是复杂形状或异响，壁薄，强度低，存在真空吸变形的缺点，受正压能力强，如汽车油箱采用吹塑成型。

2 真空罐的性能指标要求

为充分有效地保证真空罐在整车上的应用可靠性，根据汽车的质量指标要求、使用环境特点、系统工作模式，对真空罐的性能指标研究如下：

2.1 基本性能要求

（1）适应性：真空罐在作为汽车真空能源储备容器，在-92kpa真空压力下，罐体不得变形，吸扁现象，确保系统应用时，不会因变形引起气道不通畅;

（2）密封性能：对真空罐总成，使其在-66.7kpa真空压力下，稳压5S，保压15S，在15S内，系统的压力升高值不大于0.3kpa。以确保不会真空罐的漏气引起系统频繁工作，影响系统寿命;

（3）电气性能：针对真空罐上装配了传感器或控制器等电子产品，其电子产品的电气信号应符合规定参数及满足汽车电磁干扰与抗骚性能。

2.2 环境性能要求

（1）高温性能：将真空罐置于90℃高温环境中24H，试验后，产品外表面不应发生损害性能的改变，无变化、脆变、裂纹、起壳，真空罐应满足基本性能要求。主要满足车辆在极热环境下，真空罐总成的功能性必须满足;

（2）低温性能：将真空罐置于-40℃低温环境中24H，试验后，产品外表面不应发生损害性能的改变，无变化、脆变、裂纹、起壳，真空罐应满足基本性能要求。主要满足车辆在极寒环境下，真空罐总成功能性必须满足;

（3）高温存储性能：真空罐总成在130℃环境下放置200H，试验后，真空罐总成須满足其基本性能。模拟真空罐的储存性能。

（4）低温存储性能：真空罐总成在-40℃环境下放置72H，试验后，真空罐总成须满足其基本性能。模拟真空罐的储存性能。

（5）温度冲击性能：高低温交变循环冲击温度循环：-40℃-+90℃;样品在最终温度停留的时间各为1h;转换时间△T<3min;循环次数：N=300;

主要验证真空罐通过不同季候温度变化，材料老化开裂等失效模式，以确保产品耐候性能。

（6）湿热存储性能：真空罐总成在40℃±2℃、湿度93±3% RH的环境下存储时间21天，试验后，真空罐总成须满足其基本性能，主要验证产品在整车实际使用中的环境工况的符合性。

（7）防尘试验：试验等级：IP6KX，试验后，产品内部无粉尘进入，产品功能性正常。

（8）防水试验：试验等级：IPX9K，试验后，产品内部无水进入，产品功能性正常。

2.3 机械性能要求

（1）跌落试验：以重量1.2kg产品，1M高度的自由落体跌落力为基准，垂直跌落水泥地面，按X、Y、Z三个方向各跌落2次（局部点着地避让），产品不允许有隐形损坏，满足其基本性能要求，允许外观有损伤;

（2）爆破性能：对塑料罐体，向其内部充500kpa压力，罐体不得开裂;对金属罐体，向其内部充800kpa压力，罐体不得开裂纹;主要验证其罐体的结构强度、焊接性能;

（3）抗扭矩性能：对罐体上的安装连接螺栓，施加其规定规矩，螺栓不得转动，以验证金属罐螺纹的焊接强度及塑料罐螺纹嵌合强度，以确保整车装配时，实施装配扭矩，产品不会损坏;

（4）机械冲击：产品通过支架固定在试验台上，冲击波形：半正弦冲击：7g、14g，持续时间：10ms，测试方向：6个轴向，测试次数：20次/轴，环境：室温，25%RH-85%RH。试验后，产品外观无损伤及功能性符合基本性能。

（5）机械振动：产品通过支架固定在试验台上，启动振动试验台，频率：10-60HZ;加速度：1.5g;扫频速率：1倍频/min;时间：三轴向，每轴8小时。试验后，产品外观无损伤及功能性符合基本性能。

（6）耐化学试剂：化学试剂涂抹产品表面，常温环境下静置24H后，观察样品外观;

试验后，产品外观无溶解、膨胀、无色变现象、无裂缝形成。

常规化学试剂：发动机冷却液，酒精，机油，柴油，汽油，制动液，变速箱油，车窗清洗剂，冷媒。

2.4 防腐性能要求

（1）中性盐雾试验：对真空罐材料属性为金属件，对罐体内腔（机械切开后试验），耐中性盐雾试验144H后金属件无红锈，允许有少量白锈，对真空罐外漏金属件，耐中性盐雾试验240H后金属件无红锈，允许有少量白銹;测试240H之后真空罐总成必须满足其基本性能;

（2）交变盐雾试验（出口车选用）：喷雾时间：2H，紧接着20H-22H的湿热贮存（温度：40± 2°C，相对湿度：（93±3）%），循环周期：4;再进行标准大气条件（温度：23± 2°C，相对湿度为45%-55%）下为期3天的贮存周期;大循环次数：2次;总试验时间：（1*4+3）*2=14天（336H）。试验后，不会出现如裂纹、脆裂、变形、外漏金属锈蚀等现象，产品功能无损伤，密封性能符合。

2.5 材料性能要求

（1）禁用物质要求：真空罐总成的所有材料属性必须满足汽车禁用物质要求，具体指标：

铅，含量小于1000ppm

汞，含量小于1000ppm

六价铬，含量小于1000ppm

多溴联苯，含量小于1000ppm

多溴联苯醚，含量小于1000ppm

镉，含量小于100ppm

无石棉

（2）材料性能指标：真空罐材料选用应满足相应标准指标要求。

对金属材料罐体主要性能：材料化学成分、抗拉强度、屈服强度;

对塑料材料罐体主要性能：抗拉强度、屈服强度、弯曲强度、燃烧灰分、冲击强度、吸水率、长期耐老化等性能;

（3）阻燃性要求：对塑料件制品，阻燃性能要求应能满足GB 8410-2006标准中HB或V-0的材料性能要求。

2.6 电磁兼容性

对真空罐总成上配置了控制器或传感器，应当满足整车厂约定的电磁兼容性，以消除因电磁干扰导致信号失真或电子元件损坏。

3 结束语

新能源整车在匹配选用真空罐时，应根据整车制动性能匹配合适容积的真空罐。选用不同材料的罐体，接合整车性能要求，应提出充分的性能指标，以确保产品在批量应用前，得到有效的试验验证。

部件供应商依据真空罐的性能指标要求，拟定完善的试验方案及试验后产品应达到的具体指标，同时，还应明确产品试验的具体方法或参照标准，以指导试验单位按规定方法执行，最终以达到充分有效地验证产品功能符合性，以确保新能源汽车应用产品的安全性、法规性。

参考文献

[1] 夏青松，杨华，徐达，等.电动真空助力制动系统设计.上海汽车， 2007，11.

[2] 卢强，周革.江淮纯电动车IEV真空助力故障排查分析.汽车维修. 2016，05.

[3] 李锦.车辆制动助力系统的失效监测策略.上海工程技术大学学报. 2016，03.

[4] 杨海斌.关于新能源汽车真空罐的匹配计算.中国高新区.2019.08.