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摘要：電動(dòng)真空泵噪音是現(xiàn)階段電動(dòng)汽車必須要面對(duì)的問(wèn)題，該噪音駕駛者能直觀感受到，對(duì)整車NVH有著較大影響；本文指出了電動(dòng)真空泵的噪音來(lái)源并結(jié)合現(xiàn)階段的技術(shù)現(xiàn)狀提出了切實(shí)可行的降低噪音的方法，對(duì)電動(dòng)汽車電動(dòng)真空泵噪音的降低有一定的借鑒意義。

近年來(lái)，電動(dòng)汽車行業(yè)在國(guó)家的鼓勵(lì)下有了迅猛的發(fā)展，電動(dòng)汽車在制動(dòng)助力方面，現(xiàn)在比較成熟解決方案為采用傳統(tǒng)的真空助力器+電動(dòng)真空泵，因電動(dòng)車沒(méi)有燃油車中的發(fā)動(dòng)機(jī)，不能從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣岐管處獲取真空，故電動(dòng)車需要匹配單獨(dú)的電動(dòng)真空泵來(lái)獲取真空；電動(dòng)真空泵因自身結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)速較高的原因，工作時(shí)有較大的噪音，加之電動(dòng)汽車沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，整車噪音較小，真空泵噪音更加凸顯。在新的解決方案取代真空助力器+電動(dòng)真空泵的方案之前，如何最大限度的降低電動(dòng)真空泵噪音，獲得更好的駕駛感受，是每個(gè)電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)要面對(duì)的問(wèn)題。

1技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)今市場(chǎng)上常見的電動(dòng)真空泵主要有三種，葉片式電動(dòng)真空泵、膜片式電動(dòng)真空泵、活塞式電動(dòng)真空泵，三種電動(dòng)真空泵互有優(yōu)劣，應(yīng)用在不同的車型上。

由于歷史沿革等原因，現(xiàn)在市場(chǎng)上應(yīng)用量最大的為葉片式電動(dòng)真空泵，由于葉片式電動(dòng)真空泵的結(jié)構(gòu)原因，工作時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的石墨葉片與金屬腔體撞擊、摩擦，會(huì)發(fā)出較高的噪音，噪音水平在三者中最高。

在整車應(yīng)用中，針對(duì)電動(dòng)真空泵的考量指標(biāo)，主要包括電動(dòng)真空泵的抽氣效率、尺寸、NVH、耐久性能、重量、成本等；其中活塞式電動(dòng)真空泵因?yàn)槟途眯阅芊矫娴脑颍^大部分應(yīng)用在低速電動(dòng)車等對(duì)制動(dòng)性能及可靠性要求不高的車型上；膜片泵的主要短板，主要體現(xiàn)在：因其膜片直徑及工作腔體原因，尺寸較大、因其為雙膜片水平對(duì)置，推桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)震動(dòng)較大、單件成本較高等方面，但其在噪音方面有比較好的表現(xiàn)，相比于同規(guī)格葉片式電動(dòng)真空泵，噪音低8~9分貝，故在整車布置空間方面要求不是太高，對(duì)成本不是特別敏感的情況下，可以采用膜片式電動(dòng)真空泵，以獲得更好的噪音表現(xiàn)。

葉片式電動(dòng)真空泵的噪音分析

布置位置

葉片式電動(dòng)真空泵工作時(shí)轉(zhuǎn)速高達(dá)5000r/s，會(huì)產(chǎn)生高頻震動(dòng)，雖然電動(dòng)真空泵的泵體自帶橡膠墊，作為減震裝置，但真空泵若直接安裝在整車車架上，高頻的震動(dòng)仍會(huì)通過(guò)車架傳導(dǎo)到駕駛室，造成非常不好的駕駛感受。

為衰減泵體震動(dòng)，對(duì)于常見的前置前驅(qū)車，電動(dòng)真空泵布置在電機(jī)或減速器上，通過(guò)懸置系統(tǒng)將震動(dòng)進(jìn)行二次衰減，由此，可以避免電動(dòng)真空泵的噪音，通過(guò)整車本身傳遞到駕駛員處；考慮到空氣傳導(dǎo)的部分，可將電動(dòng)真空泵布置在距離駕駛員位置最遠(yuǎn)的對(duì)角線端。



布置位置選定后，電動(dòng)真空泵與電機(jī)的連接支架設(shè)計(jì)需做好模態(tài)分析，規(guī)避可能發(fā)生共振的頻率，見圖4。







2噪聲持續(xù)時(shí)間

電動(dòng)真空泵的工作時(shí)間，由電動(dòng)真空泵的抽氣效率、容積、控制策略三者決定；

制動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段，根據(jù)整車參數(shù)進(jìn)行匹配計(jì)算，確定真空助力器的尺寸，由此可確定真空助力器的容積；根據(jù)真空助力器的容積，選擇真空罐的容積，一般按克拉伯龍方程進(jìn)行計(jì)算；

(1)環(huán)境參數(shù)設(shè)定：大氣壓力為Po=100 kPa、氣體常數(shù)R、T為絕對(duì)壓力

(2)設(shè)定：

真空罐容積：V

初始狀態(tài)下真空度：Pi=85kPa

初始狀態(tài)下工作腔容積：Vl_0.2L

初始狀態(tài)下真空腔容積：V2=6.8L

初始狀態(tài)下真空罐及真空腔內(nèi)摩爾體積： No

根據(jù)氣體克拉伯龍方程得：No=（Po-Pl）(V+V2) /RT

全制動(dòng)至拐點(diǎn)時(shí)膜片行程：1=75%L=13.5mm

膜片增量體積：△V=2πR21=2π(25.4xl0/2) 2x13.5=1.37L

第一腳全制動(dòng)至拐點(diǎn)后：工作腔體積：Vl+AV

真空腔體積：V2-△V

工作腔摩爾體積：N11

N11=Po( V1+AV) /RT

真空腔摩爾體積：N12

N12=( Po-Pl)(V2-△V)/RT

真空罐及真空腔內(nèi)摩爾體積：

N10=(Po-Pl)(V+V2—AV)/RT=No

根據(jù)真空助力器結(jié)構(gòu)特性可知，解除第一腳全制動(dòng)，壓力平衡后，真空罐及真空助力器內(nèi)摩爾體積：NI=NIO+NIl=NO+NII

同理，解除第四腳全制動(dòng)，壓力平衡后，真空罐及真空助力器內(nèi)摩爾體積：

NⅧ= NO+ 4NI1

同理，解除第九腳全制動(dòng)，壓力平衡后，真空罐及真空助力器內(nèi)摩爾體積：

NⅨ=N0+9NIl

假設(shè)滿足5腳應(yīng)急制動(dòng)，即第4腳全制動(dòng)完成后真空助力器內(nèi)壓力與大氣壓力平衡，即PⅣ= PO

NⅣ-PⅣ(V+V1+V2) /RT= N0+4NIl

100( V+7) /RT=(100-85)(V+6.8)/RT+4x100(0.2+1.37)/RT

得：V=0.3 5L

假設(shè)滿足9腳應(yīng)急制動(dòng)，即第8腳全制動(dòng)完成后真空助力器內(nèi)壓力與大氣壓力平衡，即PⅧ=PO

NⅧ=PⅧ(V+V1+V2) IRT= NO+ 8NI1

得：V=7.74L

以上計(jì)算，主要適用用于中大型電動(dòng)汽車，因大型車普遍選用較大規(guī)格的真空助力器，單次制動(dòng)消耗的真空較多，現(xiàn)階段電動(dòng)真空泵的抽氣效率不能滿足其頻繁制動(dòng)下的真空需求，而且中大型車制動(dòng)時(shí)需要的制動(dòng)力較大，對(duì)助力的依賴程度更高。對(duì)于小型電動(dòng)車，若選用的電動(dòng)真空泵抽氣效率滿足要求且可靠性達(dá)標(biāo)的話，可以不匹配真空罐。

現(xiàn)在市場(chǎng)上，可以作為獨(dú)立真空源的葉片式電動(dòng)真空泵種類單一，不同廠家的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，可供選擇的余地不大，所以，真空罐的選擇對(duì)真空泵的工作時(shí)間，有著較大的影響。

電動(dòng)真空泵的控制策略，對(duì)電動(dòng)真空泵的工作時(shí)間，也有著不小的影響，現(xiàn)在比較成熟、完善的解決方案為：

(1)控制中，每20ms進(jìn)行循環(huán)。

( 2) VACON真空泵開啟閥值，真空度低于此值時(shí)，EVP應(yīng)開啟。

(3) VACOFF真空泵關(guān)斷閥值，真空度高于此值時(shí)，EVP應(yīng)關(guān)閉。

(4)真空?qǐng)?bào)警值VACLA，真空度低于此值時(shí)，儀表真空?qǐng)?bào)警燈亮，見表1。

合理的設(shè)定真空泵啟停的閥值，對(duì)真空泵的工作時(shí)間有著重要的影響；真空助力器正常按助力特性曲線工作的真空度為-66.7Kpa，考慮有可能出現(xiàn)的泄露，真空泵停止工作閥值一般設(shè)定在略低于-66.7Kpa的-0.7Kpa。

電動(dòng)真空泵的抽氣效率增量在后半段會(huì)顯著降低，而且過(guò)低的真空度會(huì)導(dǎo)致真空助力器工作時(shí)空氣閥兩側(cè)壓差過(guò)大導(dǎo)致真空助力器異響，故此值設(shè)置的不宜過(guò)低，否則會(huì)極大的增加電動(dòng)真空泵的工作持續(xù)時(shí)間。

電動(dòng)真空泵的啟動(dòng)閥值過(guò)高的話，會(huì)增加電動(dòng)真空泵的啟動(dòng)次數(shù)，過(guò)低的話會(huì)增加單次啟動(dòng)的工作時(shí)間，如何尋找到啟動(dòng)次數(shù)和單次工作時(shí)間的結(jié)合點(diǎn)，比較好的解決辦法為：引入車速信號(hào)，以車速作為判定依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路況的簡(jiǎn)單判定。車速較低時(shí)，多為城市或擁堵路況，啟動(dòng)閥值較低，盡量減小啟動(dòng)頻次，同時(shí)，因低速行車時(shí)對(duì)制動(dòng)力的要求較低，較低的閥值也不會(huì)造成制動(dòng)力不足。高速行車時(shí)，制動(dòng)頻次較低，對(duì)制動(dòng)力的要求較高，所以此時(shí)閥值相對(duì)升高。





3其他

在電動(dòng)真空泵應(yīng)用方面，還有一些措施，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)真空泵噪音的降低，但出于一些其他方面的考慮，并未全面的推廣；

增加前機(jī)艙密封性，可以有效降低真空泵噪音的傳播，在售的某款電動(dòng)汽車車型，因其前艙密封性做的好，電動(dòng)真空泵噪音較其他車型，有顯著降低。

適當(dāng)降低電動(dòng)真空泵的功率，在滿足抽氣效率要求的情況下，適當(dāng)降低電動(dòng)真空泵功率，也可以起到不錯(cuò)的效果。

電動(dòng)真空泵的排氣噪音，雖然不是噪音的主要貢獻(xiàn)部分，但在排氣口增加軟管等，也可以起到降低噪音的作用。

4結(jié)語(yǔ)

NVH是車輛設(shè)計(jì)與開發(fā)的重要部分，如何降低整車噪音，是每個(gè)主機(jī)廠都要面對(duì)的問(wèn)題，本文站在主機(jī)廠的角度，簡(jiǎn)要的介紹了一些降低電動(dòng)真空泵噪音的實(shí)用方法，并結(jié)合整車開發(fā)的相關(guān)環(huán)節(jié)，提出相關(guān)要點(diǎn)。以期獲得更好的駕乘感受。