制动系统的真空助力效果关系到汽车的行驶安全。在汽车制动助力系统中，由于真空助力器不能获得真空或获得的真空不足，将导致制动系统助力效果差。电动真空泵能通过真空度传感器监测助力器内的真空度变化，进而保证驾驶者在各种工况下，都能提供足够的助力效果。
现代车辆大多釆用真空助力器作为制动系统的辅助助力方式；真空助力器通过单向阀与发动机进气歧管相通；当发动机运转时，产生负压，进而在助力器膜片两端形成压力差，从而达到减轻制动踏板操作力的作用，真空度的大小直接影响制动效果。可见真空度对于制动系统的重要作用。
随着发动机排放及用户对于汽车性能的要求日益提高，必须保证客户在各种真空度条件下，均能满足使用要求。
在这种条件下，各大汽车公司纷纷研究相应的解决方案，电动真空泵的使用较好地满足了各种要求，其应用范围也日益扩大。在以下几种情况下，电动真空泵均能提供良好的解决方案。
冬季冷启动：变速器油、发动机油、水温度都较低，此时发动机处于大负荷情况下，节气门全开，真空度为零，无助力，这时驾驶非常危险；随着发动机负荷的降低，真空度逐渐提高，助力效果改善。
高原环境下：如在昆仑山口，海拔4776m，大气稀薄，环境压力较低，更加无法获得足够的真空，驾驶安全存在一定的隐患。在青海格尔木昆仑山口进行的真空度实车测试可以看出，在不同发动机负荷下，最恶劣的使用条件下，真空度居然为0，即此时真空助力器不能提供助力，这时候要想获得足够的制动力必须要加大踏板力，如表1。
电动汽车：对于电动汽车而言，发动机被电机取代，没有可供助力器使用的真空源，即不能产生助力的作用；显然，此时的真空助力器不能为驾驶者提供必要助力保证，电动汽车的安全行驶成为一个必需解决的问题，而电动真空泵通过传感器的检测以及逻辑的判断，能很好地解决这种难题。电动真空泵的使用，可以保证助力器内的真空度维持在一定的水平，为汽车行驶提供良好的制动效能、保障行车的安全性。
由此可见，对于自动档车辆，涡轮增压发动机车辆及电动汽车，急需一种良好可靠的解决方案。因此电动真空泵技术应运而生。
电动真空泵的分类、结构与原理
依据结构方面的差异，电动真空泵可以分为三种：膜片式、叶片式、摇摆活塞式。
膜片式真空泵（图1）包含两个180°角对置的工作腔，膜片由一个曲柄机构驱动，此曲柄机构包括一个偏心机构，上面装有两个偏心轴承，推动作用在膜片上的连杆，使膜片受到推力和拉力的作用引起变形。膜片的变形使工作腔容积变化，产生进气和排气的效果。由于膜片与腔体之间无相对运动，摩擦较小，温升速度低，可以使真空泵有长的寿命且噪音较小。
叶片式真空泵（图2），叶片放置在真空泵工作腔中转子的偏心槽内，当转子开始转动，由于离心力的作用，叶片从偏心槽内滑出，紧贴缸体内壁。转子在工作腔内偏心放置，转子转动过程中，由叶片、泵室、转子封闭的容积不断变化，产生进气和排气的效果；在转子转动过程中，叶片与缸体之间贴紧并相对转动，所以叶片泵温升很快，易磨损，易产生较大的噪音。叶片式真空泵对叶片的材料、耐温性、耐磨性等要求极高。
摇摆活塞式电动真空泵（图3）包含两个180°角对置的工作腔。电机主轴连接一个偏心机构，偏心机构驱动连杆及活塞做往复运动，在往复运动过程中，活塞会发生偏转摇摆。活塞的往复运动引起工作腔容积的变化，产生进气和排气的效果；摇摆活塞式真空泵活塞和缸体之间有相对滑动，工作时真空泵温度会升高，活塞上活塞环与缸体之间过盈量可以通过设计进行调整，其温升比叶片式真空泵低，磨损较慢，噪音也相对较低；由于摇摆活塞式真空泵采用双腔对置结构，当一腔失效时，摇摆活塞式真空泵仍可有一定的抽取真空能力。
电动真空泵性能对比（如表2），每种电动真空泵，都具有各自的优缺点和使用特性。
三种电动真空泵在当前都有广泛的应用，可以根据不同的使用要求，如助力器容积、使用寿命、噪音情况、成本要求，选择合适的型式。
电动真空泵的布置要素
噪音要求：电动真空泵一般布置在远离驾驶者的动力总成一端，且真空泵通过支架安装到车辆上，为了保证真空泵寿命及优化NVH性能，真空泵支架上必须配有减振垫，可有效改善噪音的性能（如图4）。安装角度的要求：电动真空泵是应严格按照允许的安装角度进行布置，即电机不许倒置（如图5）。
安装高度要求：有些真空泵排气口无防水措施，较长时间浸泡在水中，存在水进入缸体内的风险，导致真空泵性能、寿命降低，所以真空泵布置位置不应太低；一般要求真空泵布置高度不低于600mm，当低于规定要求时，需用管路将出气口引高。
电动真空泵的控制策略
真空助力系统：一个典型真空泵工作系统包括电动真空泵带支架总成、继电器、ECU、真空度传感器（或真空开关）、大气压力传感器、真空助力器总成。该系统通过真空度传感器与大气压力传感器采集压力信息，再通过逻辑判断真空泵的工作时机，为制动系统提供合适的辅助助力。
电动车真空助力系统控制比较复杂，通过传感器信号的采集，控制单元进行数据的分析，进行逻辑判断，来满足各种工况下真空助力的需求；作为辅助功能使用的电动真空泵控制策略较为简单，以下主要以某款电动汽车为例，介绍其控制策略：
主要控制参数：
（1） 助力器真空度VAC
b；
作为真空泵开启和关闭控制的基础信号，信号来自于助力器上的真空度传感器kPa。
（2） 大气环境压力P
atm；
大气压力随海拔高度升高而降低，为满足车辆在各种地区行驶的需要将此信号作为真空泵控制的参考值kPa。
（3） 制动踏板信号BLS；
由于在制动过程中助力器真空度有变化，为了提高系统舒适性（减少真空泵工作噪声带来的不良影响），可以引入制动踏板信号；此信号来自踏板开关。
（4） 行驶速度V；
低速行驶（≤30km/h）通常不会有紧急制动，可以使用相对较低的真空度；而在高速行驶时必须保证制动起始阶段有足够的真空度。
考虑到海拔高度变化对大气压力的影响，本系统采用两个压力信号作为系统的输入。一个压力信号为大气压力绝对值，另一个信号为助力器真空腔的真空值。通过这两个信号进行真空泵开启与关闭阀值的计算。
控制过程
控制ECU中，每20ms进行循环。
VAC
on：真空泵开启阀值，真空度低于此值时，EVP应开启；
VAC
off：真空泵关断阀值，真空度高于此值时，EVP应关闭；
阀值的确定
根据大气压力信号Patm、车速信号V以及制动踏板信号BLS确定真空泵开闭控制动态阀值如下（表3）。
未踩下制动踏板时BLS＝0；踩下制动踏板时BLS＝1。
故障诊断与警告
根据真空泵的连续工作时间来判断EVP的功能状况。由于在连续制动时可能发生真空泵连续工作的情况，因此应该在BLS信号为0时进行判断。在以下情况下，可以判定真空泵存在故障或真空系统存在渗漏。Ton-off：真空泵开始到关闭经历的时间；
（1）VAC
off＝0.7P
atm时，
如果真空泵开启时真空度为（0～0.3）P
atm，那么8s内真空泵应关闭；如果真空泵开启时真空度为（0.3～0.6）P
atm，那么6s内真空泵应关闭；否则认为真空泵系统存在故障。
（2） 在VAC
off＝0.8P
atm时，
如果真空泵开启时真空度为（0～0.5）P
atm，那么10s内真空泵应关闭。如果真空泵开启时真空度为（0.5～0.7）P
atm ，那么8s内真空泵应关闭。否则认为真空泵系统存在故障。
在以下条件时，系统应通过仪表警告灯通知驾驶者：
助力器真空度低于0.3P
atm；真空泵故障；真空传感器故障；无大气压力信号P
atm ；安全保护模式。
安全模式是当部分传感器发生故障或信号缺少而无法实现完整的控制功能时为保障行车安全仍对真空泵实施一定的控制策略。
当检测到真空系统存在故障，应根据故障的严重程度来决定是否需要通过警告灯发出警告，并应根据故障类型的不同采取相应的安全模式控制真空泵的工作。
无车速V信号
当系统仅检查不到来自CAN总线上的车速信号，真空泵警告灯无需点亮；但考虑安全需要，此时应按照车速大于30km/h即表3中的3或4项计算真空泵开闭阀值。
无BLS型号
当系统仅检查不到BLS信号，真空泵警告灯需点亮；此时应按照表3中的1或3项计算真空泵开闭阀值；但此时由于制动过程中真空泵的开启较为频繁，舒适性将会降低。
无大气压力信号P
atm
当系统无法获得大气压力信号P
atm时应使警告灯常亮，通过真空度传感器信号、车速信号、踏板信号进行真空泵控制，以保证制动过程中的部分助力功能。设此时P
atm＝100kpa，真空泵开关条件以VAC
b为输入。
无真空助力器真空度VAC
b
当真空度传感器或线束出现故障，无法获得助力器真空度VAC
b，此时应使警告灯保持常亮。可通过制动踏板BLS信号进行安全控制模式，每踩一次制动踏板开启真空泵10s。
结论
车辆行驶安全性是汽车设计与开发的重要课题，因此如何保证汽车制动系统具备良好的真空助力性能愈加重要。本文介绍的电动真空泵，可以有效解决汽车真空助力不足及无真空源的的问题，使汽车制动系统具备良好可控的真空助力性能，为车辆的安全行驶提供了重要保证。电动真空泵技术的发展，为未来涡轮增压发动机、自动档变速器的车辆以及电动汽车的发展扫清了障碍，其做为一种良好的解决方案，必将得到各大汽车公司的广泛应用。
