資料介紹
無論是純電動汽車,亦或是各種混動車型,電驅動技術讓它們具備更好的動力性能,動不動就是幾秒破百。但是,在帶來更好動力性能的同時,動力系統也面臨著散熱的問題。那么新能源車型都是怎么搞定這個散熱問題的?其實它們的招數還挺多的。
首先需要說明的是。動力系統的散熱并不僅僅是把它從電動機等部分排掉,而是要把它們更好的利用起來。畢竟節能是當今汽車行業的主題,能把車上的每一點能量都有最高限度的利用,顯然是工程師的最高境界。
之前我們也解讀過新能源其他系統的熱管理:比如電池:以及空調如何更高效:
電機為啥要散熱?過熱會影響運行效率,影響潤滑和絕緣,甚至燒壞電機如果新能源車的電動機沒有良好的散熱。在持續運行中,很容易出現過熱。溫度不斷升高之后,電機內部的電阻也會增加,這個時候電動機的效率和出力就會急劇下降。對于有監測系統的車型,這個時候往往會限制動力輸出,起到保護的作用。
較高的溫度也會影響到電動機內部的潤滑和絕緣,極端情況下,甚至有可能燒壞電機。雖然新能源車的電機沒有電池那么貴,但是換一個新的也是價格不菲。
非主力選手,風冷就夠啦優勢:結構簡單成本低不足:散熱效率一般,無法應付大功率電機;不能回收利用熱量風冷其實是最早應用在燃油車的冷卻技術,早期的甲殼蟲,菲亞特126P等經典車型,就采用了風冷散熱技術。對于電動車來說,采用這項技術,也是比較容易。它通過電機的殼體,將電機產生的熱量,傳遞到車外。然后通過氣流把熱量帶走。
同樣出于散熱的考慮。我們看到汽車上電機及驅動系統的外殼,也通常采用鋁合金材質。不但重量更輕,也有利于散熱。
由于風冷的效率不那么高,所以它一般用在一些電機功率比較低的車型上,目前主要是一些混合動力/插電式混合動力車型的后橋,也就是純電驅動的那一個軸上面。
應用路子最廣算是水冷優勢:能充分利用熱量,散熱效率有保障不足:管路復雜,對設計要求高我們也提到過,新能源汽車的電池,也可以采用水冷(液冷)。如果把電池的水冷系統和電機連起來,為驅動電機系統散熱,就順理成章了。水冷系統的效率是比較高的,以前我們玩電腦的時候,很多高階刷機的玩家就引入了水冷。
————為啥水冷效率高?————
水的比熱容(單位質量上升同樣溫度吸收的熱量)要比空氣高三倍,就好比同樣的時間短,人家能攢下三倍的錢一樣,你說哪個有錢?普通汽車包括新能源汽車的防凍液是乙二醇的水溶液,在同等溫度下的比熱容略低于純水,但還是要比空氣高很多。
新能源汽車的電機水冷系統通常不是獨立的,而是和電池包,以及電控系統的冷卻,形成一個完整的熱管理系統。在電機殼體的內部,也有類似于內燃機缸體內部那樣的水道,冷卻液通過水泵的驅動在中間流動,從而達到散熱效果。
當然,水冷系統要兼顧電池包和驅動電機兩方面的冷卻,有的熱管理系統還和空調、電控系統等相連,這樣涉及到多個子系統,在設計方面就比較復雜了。
但是,由于水冷的使用效果確實很好,所以現在相當多的主流電動車,無論是幾十馬力的代步車,還是使用大功率驅動電機的車型,基本上都采用水冷系統來為驅動電機散熱。
水冷系統還有個好處就是可以統籌使用車上的熱量,實現更好的熱管理。比如有些車型的設計就將電機散發的熱量為電池組保溫。在冬季對于新能源車型來說,還是非常有用的——畢竟靠電池組自己的加溫,損耗非常大。
隨著技術的進步,不但電機外側的定子可以冷卻,內部的轉子也可以增加水套進行冷卻,進一步提升了熱管理的效率。
變速箱的電機,也可以用油冷優勢:結構緊湊,和變速箱等通盤設計,散熱效率高不足:不方便回收利用熱量油冷就和傳統燃油車的發動機、變速箱的冷卻方式差不多了,通常來說,這種方式的冷卻效率還是比較高的。而且這個時候,電機冷卻和變速箱的冷卻在一起,也有利于結構的緊湊化,不用單獨設計布置機油泵等零部件。目前,這種冷卻方式一般應用于插電式混合動力車型,特別是P2和P2.5結構。
但是油冷和風冷一樣,它們最后需要把熱量散發掉。所以電機產生的熱量,是不能回收利用的。不過考慮到油冷系統中一般的電機尺寸和功率都不那么大,這部分的損耗還是可以接受的。
結語:任何汽車技術都有它適用的類型,就像新能源車型的電機冷卻方式一樣。每一種方式,無論是油冷還是風冷,亦或是水冷都有自己的優缺點,適合不同的車型。還是那句話,沒有最好的技術,只有最適用的技術。
來源 | EDC電驅未來
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