电动真空助力制动系统设计
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轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
技术纵横 １１
电动真空助力制动系统设计
夏青松 １ 周 荣 ２ 杨 华 １ 徐 达 １
（ １ ．武汉理工大学汽车工程学院 ２．中国汽车技术研究中心）
摘要 与传统内燃机汽车相比， 电动汽车缺少真空助力制动系统所需的真空源， 需增加一 个具有足够排气量的电动真空发生系统。现以某型纯电动轿车为例， 给出了完整的制动 系统的计算参数， 对真空助力制动系统的性能进行了分析计算， 并根据计算结果， 设计了 间歇性工作的真空发生系统。整车道路试验表明， 所设计的电动真空助力制动系统合理。 关键词： 电动汽车 制动系统 电动真空泵 间歇性真空系统
在保持制动系统其他结构不变的情况下， 只用 电动真空泵替代原发动机驱动的真空泵， 在满足制 动性能要求的前提下， 对所需最小真空度数值进行 分析计算。
利 用 真 空 助 力 器 的 输 入 、输 出 特 性 ， 可 以 求 得 踏板力与液压输出特性， 继而可以求得制动轮缸对 制动块施加的力及盘式制动器的制动力矩， 最后计 算得出真空助力制动系统所需要的最小真空度值， 计算流程如图 １ 所示。对于不同车型所装备的不同 类型的制动器， 需要选择不同的计算公式。以上计 算流程是以车轮上的盘式制动器为例； 对于鼓式制 动器， 计算流程相同， 只是计算制动轮缸对鼓式制
电动真空泵
真空储能罐
技术纵横
１３
图 ２ 真空压力与真空泵排气量关系曲线
（ ２） 考虑到真空泵的使用寿命， 应采用合适的 真空泵控制单元， 根据对该真空泵试验分析和实际 的汽车操纵需要， 使用合适的真空压力延时开关， 对真空泵做出实时关闭或开启指令；
（ ３） 增加控制单元后， 必须配备真空储能罐， 以保证汽车操纵的需要；
Ｐ＝
π ４
Ｐｍｄ２
（ ６）
式中 ｄ— ——轮缸直径， ０．０４ｍ
计算盘式制动器的制动力矩 Ｔｆ， 及制动力 Ｆｆ：
Ｔｆ＝２ｆＰＲ， Ｆｆ＝
Ｔｆ ｒｅ
（ ７）
式中 ｆ— ——摩擦因数， ０．７
Ｒ— ——作用半径， ０．０９７ｍ
ｒｅ— ——车轮有效半径， ０．３４ｍ
轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
满足制动性能的要求。计算分析
表明， 所改装的纯电动汽车的真
空助力制动系统所需最小真空
度为 ３４ｋＰａ， 此真空度能为改制
的真空助力制动系统提供足够
的制动助力， 并且， 设计的间歇
性真空发生系统有效地提高了电动真空泵的正常
设 定 最 初 输 入 真 空 度 值 为 ８０ｋＰａ， 步 长 Δｐ＝－ １ｋＰａ， 当计算出的制动器的制动力小于车轮 需要的最大制动力 ８．３１９ｋＮ 时， 运算停止， 输出上一 步的真空度值作为真空助力制动系统所需要的最小 真空度值。计算结果表明：改装后的电动汽车需要的 最小真空度是 ３４ｋＰａ， 此时， 在踏板力满足设计要求 的情况下， 计算所得制动器的制动力为 ８．３２３ｋＮ。
动力增大， 后轮所需的制动力减小。为了保证制动的
可靠性， 对制动系统前轮产生的制动力进行分析计
算， 其目的是计算制动系统所需要的最小真空度。根
据真空助力器的工作原理， 可以近似地求出与真空
助力器的最大助力点对应的输入力 Ｆ１ 与输出力 Ｆ２， 最大助力点的输出力与输入力之比， 即助力比 ｉｓ。
设真空助力器变压腔的真空度为零， 不考虑助
３ 间歇性真空发生系统设计
根据计算结果， 选择了德国 ＰＩＥＲＢＵＲＧ 公司生
产的 １２Ｖ 电动真空泵。该真空泵的基本参数见表 １， 性能曲线如图 ２ 所示。
表 １ 真空泵基本参数
参数名称
额定电压 （ Ｖ）
工作电压范围（ Ｖ）
最大电流 （ Ａ）
最大压力 （ Ｐａ）
允许环境温度 （ ℃）
连接软管直径 （ ｍｍ）
ＦＢｍａｘ１＝!
Ｇ Ｌ
（Ｌ２＋
ｈｇ ｇ
ｄｕ ｄｔ
），
ＦＢｍａｘ２＝"
Ｇ Ｌ
（Ｌ１－
ｈｇ ｇ
ｄｕ ｄｔ
）
（ １）
式中 Ｇ— ——汽车重力， １７５００ Ｎ
Ｌ— ——轴距， ２．４４ ｍ
Ｌ１— ——汽车质心至前轴中心线的距离， １．０９８ｍ
Ｌ２— ——汽车质心至后轴中心线的距离， １．３４２ｍ
#— ——地面附着系数取 ０．７
，
Ｆ＇
ｐ＝
πＰｍＤｍ ４ｉｐηｐ
－
（ｉｓ－ １）Ｆ１ ｉｐηｐ
（ ５）
式中 ｉｐ— ——制动踏板机构的传动比， ５
ηｐ— ——制动踏板机构及制动主缸的机械效
率， ０．９
ｉｓ— ——助力比， ３．９８ 根 据 式（ ５） 可 以 求 出 不 同 真 空 度 时 踏 板 力 与
液压输出特性。由制动主 缸 的 输 出 压 力 Ｐｍ， 根 据 （ ６） 式计算制动轮缸对制动块施加的力 Ｐ。
试验结果显示， 电动真空泵正常使用里程由以前的
轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
６０００ 公里增加到 ４００００ 公里。
５结论
对制动系统而Baidu Nhomakorabea， 真空泵产
生的真空度越大， 驾驶员踩踏板
也越省力， 越能保证汽车制动系
统的易操纵性。因此， 在对真空
助力制动系统中电动真空泵的
设计或选择上， 应尽量使真空度
４ 整车道路试验
初选真空罐的容积为 １．２Ｌ， 通过装车试验， 在城 市工况循环下运行， 制动效果数据见表 ２， 据各国汽
车法规规定可知， 轿车制动的最大踏板力一般为
５００Ｎ， 由 表 ２ 可 知 ， 所 设 计 的 电 动 真 空 发 生 系 统 可
以为该车提供足够的制动助力， 且制动距离也在法
规规定范围之内， 同时， 在整车道路试验中能满足连
续多次制动的要求。
通过真空发生系统间歇性工作形式的设计，
表 ２ 制动试验结果
制动初速度 （ ｋｍ／ｈ）
５０
最大踏板力 （ Ｎ）
４０３
制动距离 （ ｍ）
１５．４
４０
４１６
９．３
３０
４２７
６．９
２０
４３２
４．６
即使
用压力延时开关来控制电动真空泵的工作情况， 大
大地增加了电动真空泵的正常使用里程。整车道路
情况， 当汽车在城市工况下行驶 ６０００ 公里之后， 电 空泵大约工作 ３０ 秒后开关断开， 此时真空罐内压
动真空泵出现损坏的情况， 根据真空泵寿命试验结 力大约为 － ８０ｋＰａ；
果可知， 真空泵持续工作的时间为 ２１８ 小时， 制动系
● 当真空罐内压力增加到 － ５５ｋＰａ 时， 压力延
统是汽车安全部件， ６０００ 公里的正常运行里程是不 时开关再次闭合；
由此， 电动真空助力制动系统的基本构成如图 ３ 所示。
真空泵采用间歇性工作的模式， 给真空泵配备 一个控制单元， 根据实验和计算结果， 该控制单元 的控制策略定为：
真空助力器
制动系统
真空压力延 时开关
电源
图 ３ 真空助力制动系统基本结构
工作， 这样的工作情况比较苛刻， 根据整车道路试验
● 接通汽车 １２Ｖ 电源， 压力延时开关闭合， 真
力器的机械效率， 且忽略复位弹簧的反力和制动主
缸推杆截面积的影响， 可列出下列平衡方程式：
Ｆ２＝Ｆ１＋
１ ４
πＤ２Ｐ
（ ２）
Ｆ１／
１ ４
πｄ２２＝
１ ４
πｐ／
１ ４
π（ｄ２１－
ｄ２２）
（ ３）
式中 Ｄ— ——伺服膜片有效直径， ０．１８７ｍ
ｄ１— ——橡胶反作用盘直径， ０．０２５ｍ ｄ２— ——滑柱直径， ０．０１２ｍ Ｐ— ——真空助力器常压腔的真空度， Ｐａ。
结束
图 １ 计算流程图
动器的力的计算公式的选择不同而已。
２．２ 计算过程及结果分析
以基于某车型研发的锂电池纯电动轿车为例，
对其真空助力制动系统进行计算分析， 在保证制动
性能的前提下， 设计出合理的所需真空度大小。
计 算 汽 车 前 轮 最 大 制 动 力 ＦＢｍａｘ１ 与 后 轮 最 大 制
动力 ＦＢｍａｘ２：
本文以基于某车型研发的纯电动轿车为例， 对 其真空助力制动系统进行计算分析， 在保证制动性 能的前提下， 设计了间歇性工作的真空发生系统， 为 电动真空助力制动系统的设计提供理论依据。
２ 真空助力制动系统性能分析与计算
２．１ 性能分析与计算方法
原车制动系统采用双管路液压 － 真空助力制 动系统， 前制动器采用双膜片式真空助力器， ４ 轮缸 对称式制动钳和盘式制动器。真空助力器安装于制 动踏板和制动主缸之间， 由踏板通过推杆直接操 纵。助力器与踏板产生的力叠加在一起作用在制动 主缸推杆上， 以提高制动主缸的输出压力。真空助 力器的真空伺服气室由带有橡胶膜片的活塞分为 常 压 室 与 变 压 室 ， 一 般 常 压 室 的 真 空 度 为 ６０～ ８０ｋＰａ， 即真空泵可以提供的真空度大小。真空助力 器所能提供助力的大小取决于其常压室与变压室 气压差值的大小。当变压室的真空度达到外界大气 压时， 真空助力器可以提供最大的制动助力。
符合要求的。
● 当真空罐内压力增加到大约 － ３４ｋＰａ 时 ， 压
为保证电动汽车的易操纵性和安全性， 考虑到 力报警器发出信号；
真空助力制动系统中的真空泵寿命和真空系统能源
如果真空泵控制开关有很明显的短时间开启
的消耗， 对真空发生系统的设计提出以下几点要求： 和关闭， 说明发生了泄漏。根据这个控制策略， 设计
根据（ ４） 式计算真空助力器工作特性， 可以求
得液压输出大小。
Ｐｍ＝
Ｆｚ２
１ ４
２
πＤｍ
（ ４）
式中 Ｐｍ — ——制动主缸的输出压力， Ｐａ Ｆｚ２— ——真空助力器输出力， Ｎ
Ｄｍ— ——制动主缸内径， ０．０２５ｍ
最大助力点前制动踏板力 Ｆｐ 和后制动踏板力
Ｆ＇ ｐ 为：
２
２
Ｆｐ＝
πＰｍＤｍ ４ｉｐｉｓηｐ
１２ 技术纵横
轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
开始
确定真空度 Ｐ 的取值、计算 车轮最大制动力 ＦＢｍａｘ
步长△ｐ＝－ １ｋＰａ
真 空 助 力 器 输 入 、输 出 力 踏板反力与液压输出力
制动块所受的力
制动器的制动力
＜ＦＢｍａｘ
否
是
确认上一步的真空度取值为 最小真空度值
１前言
目前， 为了解决能源危机与环境污染问题， 电动 汽车的发展在我国已形成了共识， 但由于技术上的 制约及现实国情的因素， 我国对电动汽车的各种研 究， 绝大多数都只能在现有内燃机汽车的基础上进 行改装。
绝大多数的轿车多采用真空助力伺服制动系 统，使人力和动力并用。传统内燃机轿车的制动系统 真空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管， 真 空度负压一般可达到 ０．０５－ ０．０７ＭＰａ。对于由传统车 型改装成的纯电动车或燃料电池汽车， 发动机总成 被拆除后， 制动系统由于没有真空动力源而丧失真 空助力功能， 仅由人力所产生的制动力无法满足行 车制动的需要， 因此需要对制动系统真空助力装置 进行改制， 而改制的核心问题是产生足够压力的真 空源。
（ １） 考虑到行车时制动的可靠性， 根据对电动 的间歇性真空发生系统结构如图 ４ 所示。
汽车上所需的真空泵排气量的计算， 选择合适排气 量的电动真空泵；
该间歇性真空发生系统的基本工作原理为： 当驾 驶员发动汽车时， １２Ｖ 电源接通， 压力延时开关和压
１４ 技术纵横
图 ４ 间歇性真空发生系统
力报警器开始压力自检， 如果真空罐内的真空度小 于 ５５ｋＰａ， 压力膜片将会挤 压 触 点 ， 从 而 接 通 电 源 ， 真空泵开始工作； 当真空度增加到 ５５ｋＰａ 时， 压力延 时开关断开， 然后通过延时继电器使真空泵继续工 作大约 ３０ 秒后停止； 每次驾驶员有制动动作时， 压 力延时开关都会自检， 从而判断电动真空泵是否应 该工作； 如果真空罐内的真空度低于 ３４ｋＰａ 时， 真空 助力器不能提供有效的真空助力， 此时压力报警器 将会发出信号， 提醒驾驶员注意行车速度。
ｈｇ— ——汽车质心高度， ０．４５ｍ Ｇ— ——重力加速度， ９．８ｍ·ｓ－２
ｄｕ／ｄｔ— ——汽车制动减速度
改装的电动汽车比原车整车质量增大， 原车的
前 、 后 轮 最 大 制 动 力 分 别 为 ８０５８Ｎ， ３５６２Ｎ， 由 式
（ １） 计算得改装后电动汽车所需的最大制动力为前
轮 ８３１９Ｎ， ３９３１Ｎ。由计算结果可知， 前轮所需的制
尺寸
（ ｍｍ）
重量
（ ｋｇ）
噪音等级 （ ｄｂ（Ａ））
参数数据 １２ ９￣１５ ２．３（ 在 １２Ｖ 时） － ８００ － ３０￣＋８０ １２ １６８×１１２×１３２ ０．９５ ≤６３
如 果 采 用 真 空 泵 直 接 与 １２Ｖ 电 源 直 接 相 连 的 方案， 一旦汽车 接 通 １２Ｖ 电 源 ， 真 空 泵 就 开 始 持 续
技术纵横 １１
电动真空助力制动系统设计
夏青松 １ 周 荣 ２ 杨 华 １ 徐 达 １
（ １ ．武汉理工大学汽车工程学院 ２．中国汽车技术研究中心）
摘要 与传统内燃机汽车相比， 电动汽车缺少真空助力制动系统所需的真空源， 需增加一 个具有足够排气量的电动真空发生系统。现以某型纯电动轿车为例， 给出了完整的制动 系统的计算参数， 对真空助力制动系统的性能进行了分析计算， 并根据计算结果， 设计了 间歇性工作的真空发生系统。整车道路试验表明， 所设计的电动真空助力制动系统合理。 关键词： 电动汽车 制动系统 电动真空泵 间歇性真空系统
在保持制动系统其他结构不变的情况下， 只用 电动真空泵替代原发动机驱动的真空泵， 在满足制 动性能要求的前提下， 对所需最小真空度数值进行 分析计算。
利 用 真 空 助 力 器 的 输 入 、输 出 特 性 ， 可 以 求 得 踏板力与液压输出特性， 继而可以求得制动轮缸对 制动块施加的力及盘式制动器的制动力矩， 最后计 算得出真空助力制动系统所需要的最小真空度值， 计算流程如图 １ 所示。对于不同车型所装备的不同 类型的制动器， 需要选择不同的计算公式。以上计 算流程是以车轮上的盘式制动器为例； 对于鼓式制 动器， 计算流程相同， 只是计算制动轮缸对鼓式制
电动真空泵
真空储能罐
技术纵横
１３
图 ２ 真空压力与真空泵排气量关系曲线
（ ２） 考虑到真空泵的使用寿命， 应采用合适的 真空泵控制单元， 根据对该真空泵试验分析和实际 的汽车操纵需要， 使用合适的真空压力延时开关， 对真空泵做出实时关闭或开启指令；
（ ３） 增加控制单元后， 必须配备真空储能罐， 以保证汽车操纵的需要；
Ｐ＝
π ４
Ｐｍｄ２
（ ６）
式中 ｄ— ——轮缸直径， ０．０４ｍ
计算盘式制动器的制动力矩 Ｔｆ， 及制动力 Ｆｆ：
Ｔｆ＝２ｆＰＲ， Ｆｆ＝
Ｔｆ ｒｅ
（ ７）
式中 ｆ— ——摩擦因数， ０．７
Ｒ— ——作用半径， ０．０９７ｍ
ｒｅ— ——车轮有效半径， ０．３４ｍ
轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
满足制动性能的要求。计算分析
表明， 所改装的纯电动汽车的真
空助力制动系统所需最小真空
度为 ３４ｋＰａ， 此真空度能为改制
的真空助力制动系统提供足够
的制动助力， 并且， 设计的间歇
性真空发生系统有效地提高了电动真空泵的正常
设 定 最 初 输 入 真 空 度 值 为 ８０ｋＰａ， 步 长 Δｐ＝－ １ｋＰａ， 当计算出的制动器的制动力小于车轮 需要的最大制动力 ８．３１９ｋＮ 时， 运算停止， 输出上一 步的真空度值作为真空助力制动系统所需要的最小 真空度值。计算结果表明：改装后的电动汽车需要的 最小真空度是 ３４ｋＰａ， 此时， 在踏板力满足设计要求 的情况下， 计算所得制动器的制动力为 ８．３２３ｋＮ。
动力增大， 后轮所需的制动力减小。为了保证制动的
可靠性， 对制动系统前轮产生的制动力进行分析计
算， 其目的是计算制动系统所需要的最小真空度。根
据真空助力器的工作原理， 可以近似地求出与真空
助力器的最大助力点对应的输入力 Ｆ１ 与输出力 Ｆ２， 最大助力点的输出力与输入力之比， 即助力比 ｉｓ。
设真空助力器变压腔的真空度为零， 不考虑助
３ 间歇性真空发生系统设计
根据计算结果， 选择了德国 ＰＩＥＲＢＵＲＧ 公司生
产的 １２Ｖ 电动真空泵。该真空泵的基本参数见表 １， 性能曲线如图 ２ 所示。
表 １ 真空泵基本参数
参数名称
额定电压 （ Ｖ）
工作电压范围（ Ｖ）
最大电流 （ Ａ）
最大压力 （ Ｐａ）
允许环境温度 （ ℃）
连接软管直径 （ ｍｍ）
ＦＢｍａｘ１＝!
Ｇ Ｌ
（Ｌ２＋
ｈｇ ｇ
ｄｕ ｄｔ
），
ＦＢｍａｘ２＝"
Ｇ Ｌ
（Ｌ１－
ｈｇ ｇ
ｄｕ ｄｔ
）
（ １）
式中 Ｇ— ——汽车重力， １７５００ Ｎ
Ｌ— ——轴距， ２．４４ ｍ
Ｌ１— ——汽车质心至前轴中心线的距离， １．０９８ｍ
Ｌ２— ——汽车质心至后轴中心线的距离， １．３４２ｍ
#— ——地面附着系数取 ０．７
，
Ｆ＇
ｐ＝
πＰｍＤｍ ４ｉｐηｐ
－
（ｉｓ－ １）Ｆ１ ｉｐηｐ
（ ５）
式中 ｉｐ— ——制动踏板机构的传动比， ５
ηｐ— ——制动踏板机构及制动主缸的机械效
率， ０．９
ｉｓ— ——助力比， ３．９８ 根 据 式（ ５） 可 以 求 出 不 同 真 空 度 时 踏 板 力 与
液压输出特性。由制动主 缸 的 输 出 压 力 Ｐｍ， 根 据 （ ６） 式计算制动轮缸对制动块施加的力 Ｐ。
试验结果显示， 电动真空泵正常使用里程由以前的
轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
６０００ 公里增加到 ４００００ 公里。
５结论
对制动系统而Baidu Nhomakorabea， 真空泵产
生的真空度越大， 驾驶员踩踏板
也越省力， 越能保证汽车制动系
统的易操纵性。因此， 在对真空
助力制动系统中电动真空泵的
设计或选择上， 应尽量使真空度
４ 整车道路试验
初选真空罐的容积为 １．２Ｌ， 通过装车试验， 在城 市工况循环下运行， 制动效果数据见表 ２， 据各国汽
车法规规定可知， 轿车制动的最大踏板力一般为
５００Ｎ， 由 表 ２ 可 知 ， 所 设 计 的 电 动 真 空 发 生 系 统 可
以为该车提供足够的制动助力， 且制动距离也在法
规规定范围之内， 同时， 在整车道路试验中能满足连
续多次制动的要求。
通过真空发生系统间歇性工作形式的设计，
表 ２ 制动试验结果
制动初速度 （ ｋｍ／ｈ）
５０
最大踏板力 （ Ｎ）
４０３
制动距离 （ ｍ）
１５．４
４０
４１６
９．３
３０
４２７
６．９
２０
４３２
４．６
即使
用压力延时开关来控制电动真空泵的工作情况， 大
大地增加了电动真空泵的正常使用里程。整车道路
情况， 当汽车在城市工况下行驶 ６０００ 公里之后， 电 空泵大约工作 ３０ 秒后开关断开， 此时真空罐内压
动真空泵出现损坏的情况， 根据真空泵寿命试验结 力大约为 － ８０ｋＰａ；
果可知， 真空泵持续工作的时间为 ２１８ 小时， 制动系
● 当真空罐内压力增加到 － ５５ｋＰａ 时， 压力延
统是汽车安全部件， ６０００ 公里的正常运行里程是不 时开关再次闭合；
由此， 电动真空助力制动系统的基本构成如图 ３ 所示。
真空泵采用间歇性工作的模式， 给真空泵配备 一个控制单元， 根据实验和计算结果， 该控制单元 的控制策略定为：
真空助力器
制动系统
真空压力延 时开关
电源
图 ３ 真空助力制动系统基本结构
工作， 这样的工作情况比较苛刻， 根据整车道路试验
● 接通汽车 １２Ｖ 电源， 压力延时开关闭合， 真
力器的机械效率， 且忽略复位弹簧的反力和制动主
缸推杆截面积的影响， 可列出下列平衡方程式：
Ｆ２＝Ｆ１＋
１ ４
πＤ２Ｐ
（ ２）
Ｆ１／
１ ４
πｄ２２＝
１ ４
πｐ／
１ ４
π（ｄ２１－
ｄ２２）
（ ３）
式中 Ｄ— ——伺服膜片有效直径， ０．１８７ｍ
ｄ１— ——橡胶反作用盘直径， ０．０２５ｍ ｄ２— ——滑柱直径， ０．０１２ｍ Ｐ— ——真空助力器常压腔的真空度， Ｐａ。
结束
图 １ 计算流程图
动器的力的计算公式的选择不同而已。
２．２ 计算过程及结果分析
以基于某车型研发的锂电池纯电动轿车为例，
对其真空助力制动系统进行计算分析， 在保证制动
性能的前提下， 设计出合理的所需真空度大小。
计 算 汽 车 前 轮 最 大 制 动 力 ＦＢｍａｘ１ 与 后 轮 最 大 制
动力 ＦＢｍａｘ２：
本文以基于某车型研发的纯电动轿车为例， 对 其真空助力制动系统进行计算分析， 在保证制动性 能的前提下， 设计了间歇性工作的真空发生系统， 为 电动真空助力制动系统的设计提供理论依据。
２ 真空助力制动系统性能分析与计算
２．１ 性能分析与计算方法
原车制动系统采用双管路液压 － 真空助力制 动系统， 前制动器采用双膜片式真空助力器， ４ 轮缸 对称式制动钳和盘式制动器。真空助力器安装于制 动踏板和制动主缸之间， 由踏板通过推杆直接操 纵。助力器与踏板产生的力叠加在一起作用在制动 主缸推杆上， 以提高制动主缸的输出压力。真空助 力器的真空伺服气室由带有橡胶膜片的活塞分为 常 压 室 与 变 压 室 ， 一 般 常 压 室 的 真 空 度 为 ６０～ ８０ｋＰａ， 即真空泵可以提供的真空度大小。真空助力 器所能提供助力的大小取决于其常压室与变压室 气压差值的大小。当变压室的真空度达到外界大气 压时， 真空助力器可以提供最大的制动助力。
符合要求的。
● 当真空罐内压力增加到大约 － ３４ｋＰａ 时 ， 压
为保证电动汽车的易操纵性和安全性， 考虑到 力报警器发出信号；
真空助力制动系统中的真空泵寿命和真空系统能源
如果真空泵控制开关有很明显的短时间开启
的消耗， 对真空发生系统的设计提出以下几点要求： 和关闭， 说明发生了泄漏。根据这个控制策略， 设计
根据（ ４） 式计算真空助力器工作特性， 可以求
得液压输出大小。
Ｐｍ＝
Ｆｚ２
１ ４
２
πＤｍ
（ ４）
式中 Ｐｍ — ——制动主缸的输出压力， Ｐａ Ｆｚ２— ——真空助力器输出力， Ｎ
Ｄｍ— ——制动主缸内径， ０．０２５ｍ
最大助力点前制动踏板力 Ｆｐ 和后制动踏板力
Ｆ＇ ｐ 为：
２
２
Ｆｐ＝
πＰｍＤｍ ４ｉｐｉｓηｐ
１２ 技术纵横
轻型汽车技术 ２００７（ １１／ １２） 总 ２１９／ ２２０
开始
确定真空度 Ｐ 的取值、计算 车轮最大制动力 ＦＢｍａｘ
步长△ｐ＝－ １ｋＰａ
真 空 助 力 器 输 入 、输 出 力 踏板反力与液压输出力
制动块所受的力
制动器的制动力
＜ＦＢｍａｘ
否
是
确认上一步的真空度取值为 最小真空度值
１前言
目前， 为了解决能源危机与环境污染问题， 电动 汽车的发展在我国已形成了共识， 但由于技术上的 制约及现实国情的因素， 我国对电动汽车的各种研 究， 绝大多数都只能在现有内燃机汽车的基础上进 行改装。
绝大多数的轿车多采用真空助力伺服制动系 统，使人力和动力并用。传统内燃机轿车的制动系统 真空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管， 真 空度负压一般可达到 ０．０５－ ０．０７ＭＰａ。对于由传统车 型改装成的纯电动车或燃料电池汽车， 发动机总成 被拆除后， 制动系统由于没有真空动力源而丧失真 空助力功能， 仅由人力所产生的制动力无法满足行 车制动的需要， 因此需要对制动系统真空助力装置 进行改制， 而改制的核心问题是产生足够压力的真 空源。
（ １） 考虑到行车时制动的可靠性， 根据对电动 的间歇性真空发生系统结构如图 ４ 所示。
汽车上所需的真空泵排气量的计算， 选择合适排气 量的电动真空泵；
该间歇性真空发生系统的基本工作原理为： 当驾 驶员发动汽车时， １２Ｖ 电源接通， 压力延时开关和压
１４ 技术纵横
图 ４ 间歇性真空发生系统
力报警器开始压力自检， 如果真空罐内的真空度小 于 ５５ｋＰａ， 压力膜片将会挤 压 触 点 ， 从 而 接 通 电 源 ， 真空泵开始工作； 当真空度增加到 ５５ｋＰａ 时， 压力延 时开关断开， 然后通过延时继电器使真空泵继续工 作大约 ３０ 秒后停止； 每次驾驶员有制动动作时， 压 力延时开关都会自检， 从而判断电动真空泵是否应 该工作； 如果真空罐内的真空度低于 ３４ｋＰａ 时， 真空 助力器不能提供有效的真空助力， 此时压力报警器 将会发出信号， 提醒驾驶员注意行车速度。
ｈｇ— ——汽车质心高度， ０．４５ｍ Ｇ— ——重力加速度， ９．８ｍ·ｓ－２
ｄｕ／ｄｔ— ——汽车制动减速度
改装的电动汽车比原车整车质量增大， 原车的
前 、 后 轮 最 大 制 动 力 分 别 为 ８０５８Ｎ， ３５６２Ｎ， 由 式
（ １） 计算得改装后电动汽车所需的最大制动力为前
轮 ８３１９Ｎ， ３９３１Ｎ。由计算结果可知， 前轮所需的制
尺寸
（ ｍｍ）
重量
（ ｋｇ）
噪音等级 （ ｄｂ（Ａ））
参数数据 １２ ９￣１５ ２．３（ 在 １２Ｖ 时） － ８００ － ３０￣＋８０ １２ １６８×１１２×１３２ ０．９５ ≤６３
如 果 采 用 真 空 泵 直 接 与 １２Ｖ 电 源 直 接 相 连 的 方案， 一旦汽车 接 通 １２Ｖ 电 源 ， 真 空 泵 就 开 始 持 续