關(guān)于新能源汽車(chē)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(chē)制動(dòng)助力系統(tǒng)的真空能源儲(chǔ)備容器，可裝配壓力傳感器或真空泵控制器，用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)真空度，有效確保真空能源的存儲(chǔ)能力與備用及時(shí)性。在整車(chē)上僅作為能源儲(chǔ)存容器使用，真空罐的性能是新能源汽車(chē)制動(dòng)及時(shí)性、安全性的充分保證。

關(guān)鍵詞：真空罐性能;能源儲(chǔ)備;制動(dòng)性能;新能源汽車(chē)

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.7 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：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(huì)對(duì)全球可再生資源危機(jī)的意識(shí)，全面提倡節(jié)能減排，綠色出行，純電動(dòng)車(chē)在我們的生活中也越來(lái)越普遍。自2019年國(guó)家強(qiáng)制性實(shí)施國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)后，更加速了新能源汽車(chē)的發(fā)展，新能源汽車(chē)的普及將是社會(huì)發(fā)展必然產(chǎn)物。

新能源汽車(chē)的全面發(fā)展，是建立在產(chǎn)品可靠性、安全性基礎(chǔ)之上，尤其在純電動(dòng)車(chē)應(yīng)用方面，近幾年市場(chǎng)上陸續(xù)地出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行召回，影響著消費(fèi)者的心理接受度。新能源汽車(chē)這個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)全新的領(lǐng)域，需要不斷地探索、分析、總結(jié)、改善，去開(kāi)創(chuàng)一個(gè)消費(fèi)者敢于放心駕駛的智能化車(chē)輛。所以，真空罐作為新能源汽車(chē)安全行駛制動(dòng)的能源儲(chǔ)備系統(tǒng)，應(yīng)充分有效地保證其功能性，確保制動(dòng)性能的及時(shí)性，有效性。

1 真空罐主要類(lèi)型

不同容積的真空罐按材料屬性分類(lèi)，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(diǎn)：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(jìn)行電泳油漆處理，存在內(nèi)腔防腐性能差，有雜質(zhì)等缺點(diǎn)。

塑料真空罐分：注塑成型罐，吹塑成型罐，塑料罐體主要優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，清潔度高。注塑成型罐（如圖1）通過(guò)熱熔焊接，將兩半罐體熔為一體，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是受容積限止，不能做得過(guò)大，模具成本高。吹塑成型罐是一個(gè)整體，可以是復(fù)雜形狀或異響，壁薄，強(qiáng)度低，存在真空吸變形的缺點(diǎn)，受正壓能力強(qiáng)，如汽車(chē)油箱采用吹塑成型。

2 真空罐的性能指標(biāo)要求

為充分有效地保證真空罐在整車(chē)上的應(yīng)用可靠性，根據(jù)汽車(chē)的質(zhì)量指標(biāo)要求、使用環(huán)境特點(diǎn)、系統(tǒng)工作模式，對(duì)真空罐的性能指標(biāo)研究如下：

2.1 基本性能要求

（1）適應(yīng)性：真空罐在作為汽車(chē)真空能源儲(chǔ)備容器，在-92kpa真空壓力下，罐體不得變形，吸扁現(xiàn)象，確保系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，不會(huì)因變形引起氣道不通暢;

（2）密封性能：對(duì)真空罐總成，使其在-66.7kpa真空壓力下，穩(wěn)壓5S，保壓15S，在15S內(nèi)，系統(tǒng)的壓力升高值不大于0.3kpa。以確保不會(huì)真空罐的漏氣引起系統(tǒng)頻繁工作，影響系統(tǒng)壽命;

（3）電氣性能：針對(duì)真空罐上裝配了傳感器或控制器等電子產(chǎn)品，其電子產(chǎn)品的電氣信號(hào)應(yīng)符合規(guī)定參數(shù)及滿(mǎn)足汽車(chē)電磁干擾與抗騷性能。

2.2 環(huán)境性能要求

（1）高溫性能：將真空罐置于90℃高溫環(huán)境中24H，試驗(yàn)后，產(chǎn)品外表面不應(yīng)發(fā)生損害性能的改變，無(wú)變化、脆變、裂紋、起殼，真空罐應(yīng)滿(mǎn)足基本性能要求。主要滿(mǎn)足車(chē)輛在極熱環(huán)境下，真空罐總成的功能性必須滿(mǎn)足;

（2）低溫性能：將真空罐置于-40℃低溫環(huán)境中24H，試驗(yàn)后，產(chǎn)品外表面不應(yīng)發(fā)生損害性能的改變，無(wú)變化、脆變、裂紋、起殼，真空罐應(yīng)滿(mǎn)足基本性能要求。主要滿(mǎn)足車(chē)輛在極寒環(huán)境下，真空罐總成功能性必須滿(mǎn)足;

（3）高溫存儲(chǔ)性能：真空罐總成在130℃環(huán)境下放置200H，試驗(yàn)后，真空罐總成須滿(mǎn)足其基本性能。模擬真空罐的儲(chǔ)存性能。

（4）低溫存儲(chǔ)性能：真空罐總成在-40℃環(huán)境下放置72H，試驗(yàn)后，真空罐總成須滿(mǎn)足其基本性能。模擬真空罐的儲(chǔ)存性能。

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

主要驗(yàn)證真空罐通過(guò)不同季候溫度變化，材料老化開(kāi)裂等失效模式，以確保產(chǎn)品耐候性能。

（6）濕熱存儲(chǔ)性能：真空罐總成在40℃±2℃、濕度93±3% RH的環(huán)境下存儲(chǔ)時(shí)間21天，試驗(yàn)后，真空罐總成須滿(mǎn)足其基本性能，主要驗(yàn)證產(chǎn)品在整車(chē)實(shí)際使用中的環(huán)境工況的符合性。

（7）防塵試驗(yàn)：試驗(yàn)等級(jí)：IP6KX，試驗(yàn)后，產(chǎn)品內(nèi)部無(wú)粉塵進(jìn)入，產(chǎn)品功能性正常。

（8）防水試驗(yàn)：試驗(yàn)等級(jí)：IPX9K，試驗(yàn)后，產(chǎn)品內(nèi)部無(wú)水進(jìn)入，產(chǎn)品功能性正常。

2.3 機(jī)械性能要求

（1）跌落試驗(yàn)：以重量1.2kg產(chǎn)品，1M高度的自由落體跌落力為基準(zhǔn)，垂直跌落水泥地面，按X、Y、Z三個(gè)方向各跌落2次（局部點(diǎn)著地避讓?zhuān)?，產(chǎn)品不允許有隱形損壞，滿(mǎn)足其基本性能要求，允許外觀(guān)有損傷;

（2）爆破性能：對(duì)塑料罐體，向其內(nèi)部充500kpa壓力，罐體不得開(kāi)裂;對(duì)金屬罐體，向其內(nèi)部充800kpa壓力，罐體不得開(kāi)裂紋;主要驗(yàn)證其罐體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、焊接性能;

（3）抗扭矩性能：對(duì)罐體上的安裝連接螺栓，施加其規(guī)定規(guī)矩，螺栓不得轉(zhuǎn)動(dòng)，以驗(yàn)證金屬罐螺紋的焊接強(qiáng)度及塑料罐螺紋嵌合強(qiáng)度，以確保整車(chē)裝配時(shí)，實(shí)施裝配扭矩，產(chǎn)品不會(huì)損壞;

（4）機(jī)械沖擊：產(chǎn)品通過(guò)支架固定在試驗(yàn)臺(tái)上，沖擊波形：半正弦沖擊：7g、14g，持續(xù)時(shí)間：10ms，測(cè)試方向：6個(gè)軸向，測(cè)試次數(shù)：20次/軸，環(huán)境：室溫，25%RH-85%RH。試驗(yàn)后，產(chǎn)品外觀(guān)無(wú)損傷及功能性符合基本性能。

（5）機(jī)械振動(dòng)：產(chǎn)品通過(guò)支架固定在試驗(yàn)臺(tái)上，啟動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，頻率：10-60HZ;加速度：1.5g;掃頻速率：1倍頻/min;時(shí)間：三軸向，每軸8小時(shí)。試驗(yàn)后，產(chǎn)品外觀(guān)無(wú)損傷及功能性符合基本性能。

（6）耐化學(xué)試劑：化學(xué)試劑涂抹產(chǎn)品表面，常溫環(huán)境下靜置24H后，觀(guān)察樣品外觀(guān);

試驗(yàn)后，產(chǎn)品外觀(guān)無(wú)溶解、膨脹、無(wú)色變現(xiàn)象、無(wú)裂縫形成。

常規(guī)化學(xué)試劑：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，酒精，機(jī)油，柴油，汽油，制動(dòng)液，變速箱油，車(chē)窗清洗劑，冷媒。

2.4 防腐性能要求

（1）中性鹽霧試驗(yàn)：對(duì)真空罐材料屬性為金屬件，對(duì)罐體內(nèi)腔（機(jī)械切開(kāi)后試驗(yàn)），耐中性鹽霧試驗(yàn)144H后金屬件無(wú)紅銹，允許有少量白銹，對(duì)真空罐外漏金屬件，耐中性鹽霧試驗(yàn)240H后金屬件無(wú)紅銹，允許有少量白銹;測(cè)試240H之后真空罐總成必須滿(mǎn)足其基本性能;

（2）交變鹽霧試驗(yàn)（出口車(chē)選用）：噴霧時(shí)間：2H，緊接著20H-22H的濕熱貯存（溫度：40± 2°C，相對(duì)濕度：（93±3）%），循環(huán)周期：4;再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（溫度：23± 2°C，相對(duì)濕度為45%-55%）下為期3天的貯存周期;大循環(huán)次數(shù)：2次;總試驗(yàn)時(shí)間：（1*4+3）*2=14天（336H）。試驗(yàn)后，不會(huì)出現(xiàn)如裂紋、脆裂、變形、外漏金屬銹蝕等現(xiàn)象，產(chǎn)品功能無(wú)損傷，密封性能符合。

2.5 材料性能要求

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

鉛，含量小于1000ppm

汞，含量小于1000ppm

六價(jià)鉻，含量小于1000ppm

多溴聯(lián)苯，含量小于1000ppm

多溴聯(lián)苯醚，含量小于1000ppm

鎘，含量小于100ppm

無(wú)石棉

（2）材料性能指標(biāo)：真空罐材料選用應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求。

對(duì)金屬材料罐體主要性能：材料化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度;

對(duì)塑料材料罐體主要性能：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、燃燒灰分、沖擊強(qiáng)度、吸水率、長(zhǎng)期耐老化等性能;

（3）阻燃性要求：對(duì)塑料件制品，阻燃性能要求應(yīng)能滿(mǎn)足GB 8410-2006標(biāo)準(zhǔn)中HB或V-0的材料性能要求。

2.6 電磁兼容性

對(duì)真空罐總成上配置了控制器或傳感器，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足整車(chē)廠(chǎng)約定的電磁兼容性，以消除因電磁干擾導(dǎo)致信號(hào)失真或電子元件損壞。

3 結(jié)束語(yǔ)

新能源整車(chē)在匹配選用真空罐時(shí)，應(yīng)根據(jù)整車(chē)制動(dòng)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(chē)性能要求，應(yīng)提出充分的性能指標(biāo)，以確保產(chǎn)品在批量應(yīng)用前，得到有效的試驗(yàn)驗(yàn)證。

部件供應(yīng)商依據(jù)真空罐的性能指標(biāo)要求，擬定完善的試驗(yàn)方案及試驗(yàn)后產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的具體指標(biāo)，同時(shí)，還應(yīng)明確產(chǎn)品試驗(yàn)的具體方法或參照標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)試驗(yàn)單位按規(guī)定方法執(zhí)行，最終以達(dá)到充分有效地驗(yàn)證產(chǎn)品功能符合性，以確保新能源汽車(chē)應(yīng)用產(chǎn)品的安全性、法規(guī)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏青松，楊華，徐達(dá)，等.電動(dòng)真空助力制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).上海汽車(chē)， 2007，11.

[2] 盧強(qiáng)，周革.江淮純電動(dòng)車(chē)IEV真空助力故障排查分析.汽車(chē)維修. 2016，05.

[3] 李錦.車(chē)輛制動(dòng)助力系統(tǒng)的失效監(jiān)測(cè)策略.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016，03.

[4] 楊海斌.關(guān)于新能源汽車(chē)真空罐的匹配計(jì)算.中國(guó)高新區(qū).2019.08.