国务院2020年10月20日印发的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》文件指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。制动性是汽车的主要性能之一，它关系到人们的生命及财产安全，是汽车高速行驶的重要保障。电动真空泵是为柴油发动机车辆、汽油涡轮增压发动机、汽油直喷发动机以及电动汽车等提供助力制动真空来源的关键设备，该泵能否可靠工作并有效弥补助力器的真空不足，直接关系到汽车的行驶安全；尤其是随着高性能汽车、新能源汽车的快速发展，针对电动助力真空泵各项性能指标的要求也越来越高；在有些特殊情况下，更是完全需要外部真空源来保证制动性能，此时真空泵作为唯一的真空动力来源，对电动汽车的制动性能及行驶安全起着至关重要的作用。因此，深入研究汽车助力真空泵的气动设计理论、结构优化、新材料、新工艺以及制动的平稳性与智能性，解决好抽气效率、轻量化、成型工艺、可靠性及使用寿命等重要问题，在混合动力汽车、纯电动汽车与燃料电池汽车等新能源汽车等领域中应用考核，积极推进节能减排战略，减轻一次能源压力，为我国建设低碳经济，建设资源节约型、环境友好型社会，实现社会可持续发展战略和湖南省“三高四新”战略做出新的贡献。

（a）旋片式（b）膜片式（c）摇摆活塞式

图1汽车电动真空泵的主要形式

电动汽车上的真空泵对于刹车系统的性能至关重要。真空助力器需要有足够的真空度来确保制动效果，而电动汽车由于没有传统发动机，无法自然产生真空。因此，电动真空泵应运而生，它通过车载电源驱动泵体电机，产生所需的真空，为刹车系统提供助力。如图1所示，汽车电动真空泵主要有旋片式、膜片式及摇摆活塞式三种，选片式真空泵相对于后两种来说，具有效率高、安装维护方便、运行平稳、价格适中等优点，在新能源汽车助力制动系统中展现出巨大的应用前景。

1旋片式电动真空泵的结构和工作原理

1.1设计结构

旋片式电动真空泵由直流电机、定子(泵环)、转子(旋转器)、叶片、上下盖板、进排气口及辅助部件等组成，如图1所示。

图1旋片式真空泵的结构

旋片式电动真空泵的定子和转子设计如图2所示，旋片式电动真空泵内部的转子和叶片为耐高温耐摩擦的石墨材料，工作转速可达到5000 r/min。在上下端盖上设计有进气口和排气口，便于工作时的应用。定子内壁为圆柱形的内表面，转子在定子内部偏心安装。在转子上设计有转子槽，其上安装有可在转子槽内移动的叶片。

图2真空泵定子和转子的设计

1.2工作原理

1.抽真空过程

电机启动后，转子带动叶片高速旋转（通常3000-6000 RPM），叶片在离心力/弹簧力作用下紧贴泵腔内壁，将泵腔分隔成多个可变容积的密闭空间。

吸气阶段：旋片转过进气口时，密闭容积增大，产生负压，将制动助力器内的空气吸入泵腔。

压缩阶段：转子继续旋转，密闭容积减小，气体被压缩。

排气阶段：压缩气体通过出气口排向大气（单向阀确保单向流动）。

2.真空度调节

当真空传感器检测到助力器内真空度达到设定值（如-80kPa），ECU降低电机转速或停机，真空不足时，泵再次启动，维持稳定真空储备。

3.保护机制

过热保护：温度传感器防止电机过热。

过载保护：电流监测避免堵转损坏

1.3电动助力真空泵主要技能指标

效率2Pa时抽气效率70%以上

最大真空度不低于当前大气压的86%

噪声62dB以下

寿命＞500h

转换次数＞300000次

2真空助力系统的设计

如图3所示，电动真空助力系统主要由ECU、继电器、电动真空泵以及与传统汽车相似的真空助力器和12V电源组成。其中，真空泵负责抽取真空，真空泵中的真空罐用于储存真空，并通过真空压力传感器监测真空度，向真空泵控制器发送信号。真空泵控制器则是整个系统的核心，它根据接收到的信号来控制真空泵的工作状态。

图3真空助力系统结构

在纯电汽车中，电动真空助力系统的主要功能是辅助驾驶员实现有效的制动。其工作原理是：当驾驶员启动车辆时，12V电源接通，系统开始自检。如果真空罐内的真空度低于设定值，真空压力开关会处于常开状态，此时电动真空泵开始工作，直到真空度达到设定值。在制动过程中，如果真空度因消耗而低于设定值，电动真空泵会再次启动，如此循环，以确保制动系统的正常运作。

图4电动真空泵电路图

以吉利EV500为例，电动真空泵的控制电路如图4所示，整车控制器(ECU)负责控制电动真空泵的启动与停止，ECU通过采集传感器的信号电压，并与参考电压对比，来判断真空泵内的压力大小。若压力低于设定值，ECU会通过真空泵控制器启动真空泵，增加泵内压力。当压力达到设定值后，传感器向ECU发送信号，ECU切断控制电路，保持泵内压力稳定。

电动真空助力系统的检修过程中，对其电路的分析至关重要。系统通过电路连接各个部件，实现对真空泵的精确控制。例如，当某个真空管路发生空气泄漏时，真空罐压力传感器会立即检测到真空度不足，并向控制器发送信号。控制器随即控制真空泵开始工作，以恢复真空度。如果真空度持续不足，真空泵会在工作15秒后自动停止，以防止过热。此时，如果驾驶员踩下制动踏板，ECU会检测到真空罐压力不足，并触发相应的报警机制，确保行车安全。

3电动助力真空泵的测试

汽车行业以及汽车制造的主机厂商对电动真空泵提出了苛刻的可靠性和性能要求，且在部件装配前需经过严格的台架试验。旋片泵向制动助力器提供接近0.9bar的负压，以减少驾驶员需施加的制动力。真空泵研发出来后，必须按照“QC/T958-2013汽车真空泵性能要求及台架试验方法”与“QC/1004-2015汽车电动真空泵性能要求及台架试验方法”等相关规范要求在试验装置上完成振动试验

将旋片式电动助力真空泵接入静压试验台，盲封试验状态下不需要的管口，给系统加压至规定值，开启振动按钮使振动参数达标并维持规定时间，以检旋片式电动助力真空泵装置的耐振能力，具体测试方法是利用振动测试综合试验台及配套的Bentley3500便携式ADRE408数据采集系统及ADRE Sxp Client Software软件系统的强大功能得到转子动力学特性、真空泵振动频谱图以及振动波形图，找出影响真空泵耐振能力及稳定性的主要因素及作用规律，提出降低和抑制真空泵振动的具体措施，为旋片式电动助力真空泵的优化设计提供可靠理论依据（如图5所示）。

从图6、7可以看出，该旋片式电动助力真空泵的转子在3000-8000rpm工作转速下符合动平衡要求，振动噪声在62dB以下，符合设计要求。

图5 Bentley 3500便携式振动测试系统

4结论

以国家《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》与《“十四五”国家战略性新兴产业发展规划》中的新能源汽车发展战略为依托，以《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》里的雾霾治理目标与PM2.5指数标准为契机，以旋片式电动助力真空泵为研究对象，分析了电动真空泵的结构和工作原理，提出了电动助力系统的设计思路和振动测试方法，为我国积极推进节能减排战略，减轻一次能源压力，为我国建设低碳经济，建设资源节约型、环境友好型社会，实现社会可持续发展战略和湖南省“三高四新”战略做出了新的贡献。

参考文献：

[1]张兴琦,宋杰,宋雪梅,等.基于AMESIM的电动真空泵优化匹配研究[J].南京理工大学学报，2023，47(03)：397-403

[2]王发良，汪兆栋，梅立雪，等.某型纯电动汽车电子真空系统方案[J].汽车实用技术，2021，46(11)：4-5+16

[3]王发良，夏罡臻，汪兆栋，等.电子真空系统在某型纯电动车上的应用[J].汽车实用技术，2021，46(02)：8-9+30

[4]孔红领，陈青平，李文浩.电动汽车真空助力制动系统研究[J].2020中国汽车工程学会年会论文集，2020（4）：919-923

[5]徐猛，袁细祥，石计红，等.真空泵系统引致车内结构噪声快速识别与控制[J].噪声与振动控制，2022,42(04)：256-261

基金项目：2023年度湖南省教育厅科学研究项目《新能源汽车高效智能化电动助力真空泵关键技术研究》（23C0542）；2024年度省自然科学基金科教联合项目《新能源汽车高效智能化旋片式电动助力真空泵关键技术研究》（2024JJ8043）；2025年度湘潭市机关党建专项课题《数字化背景下高职汽车专业“党建+教学”深度融合应用研究》（2025DJ27）

作者简介：肖卫兵（19835--），男，研究生学历，副教授，研究方向：汽车教学研究；

王江兰（1983--），女，研究生学历，副教授，研究方向：液压与气压传动