關(guān)于新能源商用車雙泵控制器試驗的研究

(湖州知谷汽車零部件有限公司 313200)

0 引言

電子真空泵雙泵控制器可以控制2個電子真空泵進行獨立工作，并對真空助力系統(tǒng)中的電流、電壓、短路、斷路以及真空壓力進行實時監(jiān)測[1]，保證車輛行駛的安全性。

關(guān)于真空泵雙泵控制器在國內(nèi)并沒有相關(guān)國家及行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，故與真空泵廠家、雙泵控制器廠家以及整車廠商（上汽大通南京分公司）相關(guān)工程師共同參與編制了該雙泵控制器性能要求及試驗方法，并通過了整車路試驗證。

1 雙泵控制器工作原理

雙泵控制器與電子真空泵、傳感器、線束及真空管構(gòu)成真空助力系統(tǒng)（圖1）。傳感器將真空罐中的真空壓力值以電壓模擬量的形式反饋給控制器[2]，控制器根據(jù)真空壓力的大小來控制真空泵的起停；同時對真空系統(tǒng)工作的電流、電壓以及短路、斷路進行實時監(jiān)測。

圖1 真空助力系統(tǒng)簡圖

2 性能要求

2.1 基本性能

真空助力的額定電壓為13.0 V（允許的工作電壓范圍為9.0～16 .0 V），允許工作電流≤25 A。

2.1.1 控制邏輯

（1）起動真空泵，讀取電壓、電流及傳感器信號，判斷真空系統(tǒng)是否正常（15 s 內(nèi)壓力應(yīng)達到65 kPa）。

（2）開啟真空泵的條件是壓力≥50 kPa，關(guān)閉真空泵的條件是壓力≤30 kPa。

（3）真空泵具有上限控制策略，即當(dāng)持續(xù)工作25 s，真空絕對壓力不足50 kPa，真空泵停止工作。

（4）若一個真空泵的工作電流正常，而另一個真空泵供電電流＞15 A或＜3 A（持續(xù)3 s）, 則電流異常的真空泵停止工作。若2個真空泵供電電流均異常，真空泵全部停止工作。

（5）整車電源電壓16.0～24.0 V, 但真空壓力＜45 kPa，真空泵停止工作；整車電源電壓＞24.0 V或＜9.0 V，真空泵停止工作。

（6）若傳感器發(fā)生故障，信號缺失或不可信，則2個真空泵交替工作，每個真空泵的工作時長為5 s。

2.1.2 報警策略

（1）整車上電后15 s 開始檢測電壓、電流、傳感器和真空泵系統(tǒng)，出現(xiàn)異常會發(fā)出報警提示。電壓異常、真空泵斷路，報警提示燈常亮，傳感器異常，發(fā)出頻率為1.70 Hz的聲音報警。

（2）整車電源電壓＞24.0 V或＜9.0 V，發(fā)出頻率為0.25 Hz的聲音報警，電壓恢復(fù)正常后，報警信號消除，系統(tǒng)回到正常工作循環(huán)模式。

（3）任一真空泵供電電流＞15 A或＜3 A，發(fā)出頻率為0.50 Hz的聲音報警，電流恢復(fù)正常后，報警信號消除，系統(tǒng)回到正常工作循環(huán)模式。

（4）低壓持續(xù)2 s，報警提示燈常亮，當(dāng)壓力≤65 kPa，燈光熄滅。

（5）真空泵連續(xù)工作1 min，報警燈常亮，當(dāng)壓力≤25 kPa，燈光熄滅。

2.2 過電壓能力

在18 V端電壓下持續(xù)工作1 h,試驗后產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 持續(xù)耐電流能力

在24 A的大電流下持續(xù)工作8 h，試驗后產(chǎn)品外觀及基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 高/低溫存儲

試驗后，產(chǎn)品外觀及基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 高/低溫性能

試驗后，產(chǎn)品外觀及基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.6 溫度沖擊

試驗后，產(chǎn)品無變形、融化及碎裂等不良現(xiàn)象，產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.7 恒定濕熱存儲

試驗后，產(chǎn)品無變形、漲裂等不良現(xiàn)象，產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.8 機械振動

試驗后，緊固件無松動，外殼及基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.9 跌落試驗

試驗后，產(chǎn)品無功能性損傷；產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.10 防水試驗

產(chǎn)品防護等級滿足GB/T4208-2017 中IPX7 要求，試驗后產(chǎn)品內(nèi)部無進水，基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.11 防腐性能

耐中性鹽霧試驗144 h后，產(chǎn)品表面無銹蝕；240 h后，產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.12 抗化學(xué)試劑

試驗后產(chǎn)品外觀無溶解、膨脹、色變及開裂現(xiàn)象，產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.13 耐久試驗

耐久試驗后產(chǎn)品基本性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 試驗方法

3.1 試驗設(shè)備

試驗所用的設(shè)備應(yīng)滿足相關(guān)試驗項目的要求，不可對試驗件功能產(chǎn)生不利影響。在耐久性試驗中，測量和指示各參數(shù)的儀器或儀表精度不得低于2.0 級。高溫、低溫試驗設(shè)備的溫度控制誤差須在±2℃范圍內(nèi)。電壓誤差控制在±0.2 V 范圍內(nèi)。鹽霧試驗箱須滿足GB/T10587的要求。振動試驗裝置須具有掃頻功能。

3.2 試驗條件

若無特殊規(guī)定，所有試驗須按下列條件進行。試驗環(huán)境溫度為室溫，相對濕度不得大于95%，試驗電壓范圍為13.0±0.2 V。

3.3 過電壓能力

將控制器放入環(huán)境溫度為70℃的試驗箱中存儲30 min。待樣件溫度與環(huán)境溫度一致后，將電源電壓調(diào)至18.0 V，并持續(xù)工作1 h。

3.4 持續(xù)耐電流能力

調(diào)節(jié)電路中滑動變阻器，使電源輸入端總電流為24 A，并使控制器持續(xù)工作8 h，試驗后檢測產(chǎn)品外觀及基本性能要求。

3.5 高/低溫存儲

將控制器分別放入環(huán)境溫度為100℃和-40℃的試驗箱中，非通電狀態(tài)下存儲72 h，試驗后將樣件在室溫下靜置2 h。

3.6 高/低溫性能

將雙泵控制器分別放入環(huán)境溫度為90℃和-40℃的試驗箱中，非通電狀態(tài)下存儲8 h，然后接通電源，使控制器在通電狀態(tài)下存儲8 h，試驗過程中每30 min 對真空泵喚醒一次，看雙泵控制器能否正常工作。

3.7 溫度沖擊

高低溫交變循環(huán)溫度范圍為-40～90℃，樣品在最終溫度停留的時間為30 min，轉(zhuǎn)換時間△T＜3 min；循環(huán)次數(shù)為200次。

3.8 恒定濕熱存儲

環(huán)境溫度范圍為40℃±2℃，相對濕度范圍為93%±3%，測試周期為21 天（非通電狀態(tài)）。

3.9 機械振動

將雙泵控制器裝配到振動試驗臺上，非通電狀態(tài)下振動驗證。振動頻率為33.30 Hz，加速度為4.4 G，試驗時間（X/Y/Z）每軸向8 h。

3.10 跌落試驗

將雙泵控制器從1 m 高度自由落下2次至水泥地面。

3.11 防水試驗

將雙泵控制器放入1 m 深的水箱里，持續(xù)30 min。

3.12 防腐試驗

按GB/T 2423.17-2008 鹽霧試驗方法進行驗證，140 h后檢測產(chǎn)品外觀是否有銹蝕，240 h后檢測產(chǎn)品基本性能。

3.13 抗化學(xué)試劑

用棉布（300 mm×300 mm）吸入試劑50 mL，不同材質(zhì)的表面都要涂抹到，允許試劑從樣件表面滴下少許。將樣件放在溫度箱內(nèi)，在老化溫度（汽油23℃，其余試劑85℃）下保持24 h，試驗后恢復(fù)至室溫。

3.14 耐久試驗

按整車布置連接系統(tǒng)，并置于溫度箱中。通過外接控制系統(tǒng)控制管路上的電磁閥開起關(guān)閉，使真空管中壓力維持在25～45 kPa，真空泵工作占比50%～70%，每工作160次，控制器重新上電一次。工作總耐久次數(shù)不低于80萬次，共10個溫度循環(huán)工況。每個工況下工作次數(shù)為，高溫：90±2℃，8 000次；常溫：40℃±2℃，64 000次；低溫：-40℃±2℃，8 000次。

4 結(jié)束語

雙泵控制器直接控制真空泵的起停工作，影響真空泵的耐久性能；同時對整車的行車安全也起到關(guān)鍵性的決定作用；基于目前國內(nèi)沒有相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，筆者結(jié)合公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，重點介紹雙泵控制器的性能要求及試驗方法，這對本領(lǐng)域汽車制動系統(tǒng)設(shè)計人員有較大借鑒意義。