电机怎么冷却的?解剖给你看!

文章来源:EDC电驱未来 发布时间:2021-06-28
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新能源车型都是怎么搞定这个散热问题的?请见详文。

无论是纯电动汽车,亦或是各种混动车型,电驱动技术让它们具备更好的动力性能,动不动就是几秒破百。但是,在带来更好动力性能的同时,动力系统也面临着散热的问题。那么新能源车型都是怎么搞定这个散热问题的?其实它们的招数还挺多的。


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首先需要说明的是。动力系统的散热并不仅仅是把它从电动机等部分排掉,而是要把它们更好的利用起来。毕竟节能是当今汽车行业的主题,能把车上的每一点能量都有最高限度的利用,显然是工程师的最高境界。

之前我们也解读过新能源其他系统的热管理:比如电池:以及空调如何更高效:

电机为啥要散热?过热会影响运行效率,影响润滑和绝缘,甚至烧坏电机如果新能源车的电动机没有良好的散热。在持续运行中,很容易出现过热。温度不断升高之后,电机内部的电阻也会增加,这个时候电动机的效率和出力就会急剧下降。对于有监测系统的车型,这个时候往往会限制动力输出,起到保护的作用。

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较高的温度也会影响到电动机内部的润滑和绝缘,极端情况下,甚至有可能烧坏电机。虽然新能源车的电机没有电池那么贵,但是换一个新的也是价格不菲。


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非主力选手,风冷就够啦优势:结构简单成本低不足:散热效率一般,无法应付大功率电机;不能回收利用热量风冷其实是最早应用在燃油车的冷却技术,早期的甲壳虫,菲亚特126P等经典车型,就采用了风冷散热技术。对于电动车来说,采用这项技术,也是比较容易。它通过电机的壳体,将电机产生的热量,传递到车外。然后通过气流把热量带走。


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同样出于散热的考虑。我们看到汽车上电机及驱动系统的外壳,也通常采用铝合金材质。不但重量更轻,也有利于散热。


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由于风冷的效率不那么高,所以它一般用在一些电机功率比较低的车型上,目前主要是一些混合动力/插电式混合动力车型的后桥,也就是纯电驱动的那一个轴上面。


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应用路子最广算是水冷优势:能充分利用热量,散热效率有保障不足:管路复杂,对设计要求高我们也提到过,新能源汽车的电池,也可以采用水冷(液冷)。如果把电池的水冷系统和电机连起来,为驱动电机系统散热,就顺理成章了。水冷系统的效率是比较高的,以前我们玩电脑的时候,很多高阶刷机的玩家就引入了水冷。


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————为啥水冷效率高?————

水的比热容(单位质量上升同样温度吸收的热量)要比空气高三倍,就好比同样的时间短,人家能攒下三倍的钱一样,你说哪个有钱?普通汽车包括新能源汽车的防冻液是乙二醇的水溶液,在同等温度下的比热容略低于纯水,但还是要比空气高很多。


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————————————新能源汽车的电机水冷系统通常不是独立的,而是和电池包,以及电控系统的冷却,形成一个完整的热管理系统。在电机壳体的内部,也有类似于内燃机缸体内部那样的水道,冷却液通过水泵的驱动在中间流动,从而达到散热效果。


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当然,水冷系统要兼顾电池包和驱动电机两方面的冷却,有的热管理系统还和空调、电控系统等相连,这样涉及到多个子系统,在设计方面就比较复杂了。


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但是,由于水冷的使用效果确实很好,所以现在相当多的主流电动车,无论是几十马力的代步车,还是使用大功率驱动电机的车型,基本上都采用水冷系统来为驱动电机散热。


水冷系统还有个好处就是可以统筹使用车上的热量,实现更好的热管理。比如有些车型的设计就将电机散发的热量为电池组保温。在冬季对于新能源车型来说,还是非常有用的——毕竟靠电池组自己的加温,损耗非常大。


随着技术的进步,不但电机外侧的定子可以冷却,内部的转子也可以增加水套进行冷却,进一步提升了热管理的效率。


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变速箱的电机,也可以用油冷优势:结构紧凑,和变速箱等通盘设计,散热效率高不足:不方便回收利用热量油冷就和传统燃油车的发动机、变速箱的冷却方式差不多了,通常来说,这种方式的冷却效率还是比较高的。而且这个时候,电机冷却和变速箱的冷却在一起,也有利于结构的紧凑化,不用单独设计布置机油泵等零部件。目前,这种冷却方式一般应用于插电式混合动力车型,特别是P2和P2.5结构。


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但是油冷和风冷一样,它们最后需要把热量散发掉。所以电机产生的热量,是不能回收利用的。不过考虑到油冷系统中一般的电机尺寸和功率都不那么大,这部分的损耗还是可以接受的。

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结语:任何汽车技术都有它适用的类型,就像新能源车型的电机冷却方式一样。每一种方式,无论是油冷还是风冷,亦或是水冷都有自己的优缺点,适合不同的车型。还是那句话,没有最好的技术,只有最适用的技术。


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