驱动电机的散热问题如何解决

作者:兰洋科技    浏览量:3907    时间:2023年08月31日    标签: 电机散热 液冷电机 冷却系统

驱动电机作为新能源车型的核心组成部分,它在正常工作状态下会像发动机一样产生很多热量,我们都知道发动机是有一套散热用的冷却系统,所以为了能为纯电动车型持续提供行驶的动力源,如何为驱动电机去散热就成一项非常重要的问题。今天,我们就一起来聊聊驱动电机的冷却系统。

被动式“躺平”散热无法满足需求

驱动电机因为在正常运转工作时,会因为铜损耗、铁损耗等原因持续产生热量,车辆的动力输出能力便会随着热量的堆积逐渐衰减,以永磁同步电机为例甚至会使其内部的永磁体退磁,最终导致驱动电机无法再为车辆的行驶提供动力输出,所以工程师们在设计之初就必须考虑散热的问题。

按照冷却系统的方式不同,驱动电机的散热包括有自然冷却风冷液冷等多种方式。其中自然冷却也可以看作是被动散热,它是依靠驱动电机自身的硬件结构,把热量从里经由金属材料向外散热,所以也就不会造成太多的成本支出,但是整体的散热效果并不太好。

考虑到低成本的原因,自然冷却就不能加装过多的结构,所以把驱动电机的外壳设计成鳞片状结构,这样做的目的是增大其与空气直接接触的表面积,从而提升整体的散热效果,这样的方式用于以往的弱混车型还算勉强够用。

想要进一步提升驱动电机的散热效果,就不能单单依靠被动的原始手段了,带有散热风扇的主动式风冷效果会更佳些。在早期的时候,驱动电机会利用自带的同轴风扇,再搭配设计好的一套循环风道,把热量利用风扇的吹力向外扩散。

其原理通俗点说就是把冷空气吹进来,带走驱动电机产生的热量后再吹出去。驱动电机的自然冷却方式像是在炎热的大夏天,让人静躺在床上抱着“心静自然凉”的想法,还要采取“大”字型的躺法去降暑。

风冷散热则是搬出来小风扇对着人吹,虽然短时间内效果虽然会好上一些,但如果遇到天气实在是太过酷热,风扇吹出来的风就成了热风,如此一来散热效果就微乎其微了。遇到这种情况该怎么办呢?用淋浴冲个澡,或者是直接泡在澡盆里,这两种方法是个很好的降暑方法。

液冷是当下应用的主流设计

相对于自然冷却来说,加装散热风扇虽然散热效果有提升,但整体来说并不是那么明显。而且随着纯电动车型的快速发展,更大功率的驱动电机装车的频率越来越高,风冷散热的效果也逐渐显得捉襟见肘,于是越来越多的驱动电机开始使用液冷散热系统了。

液冷散热的主语着重体现的是“液”字,所以在冷却介质方面也有不同的分类,就比如生命体所必需的水,它就是液冷散热经常使用到的冷却介质。我们都知道水是具有导电性的,所以在使用水作为冷却介质时,就需要为驱动电机设计出能够让水循环流动的水套,以此来实现热量的交换为驱动电机进行良好的散热,这点和以往的发动机水套非常相似。

为了进一步提升散热效果,可以将冷却介质的循环通道向驱动电机的内部延伸,就像人体的毛细血管一样深入到绕组线圈的端部,或是直接深入到内部转子、定子等发热量大的结构处,直击根源才能把热量更加有效的传递出去。

不过使用这种“深入骨髓”式的冷却方式,就必须要用到不导电、不导磁的冷却液,传统的变速箱油就属于这一类范畴。通俗点说在炎热的夏季,水冷散热更像是用淋浴冲个澡,油冷散热则更像是整个人直接泡在澡盆里,这两种散热方式的效果非常好,只不过后者的散热效果更佳突出,相对而言后者的成本也会更高些。

从理论上来说,为了获得更佳的散热效果,还能够将液冷+风冷同时应用于驱动电机。当然,使用哪种类型冷却系统为驱动电机进行散热,还要根据驱动电机的自身属性和内部结构去决定的,即便是液冷+风冷的混合冷却方式能够应用在驱动电机上,最重要的是还要去考虑散热系统的成本问题。

假设一辆使用小功率驱动电机的低端车型,如果它使用了成本相对昂贵的油冷散热,就有些浪费资源且会提升整车的成本,即便真的采用了这样的设计方案,车辆量产上市后可能也会因为售价过高导致销量过低。

写在最后:

驱动电机有多种不同的散热方式,相应的散热技术其实和发动机大同小异,甚至是照搬了部分发动机上的散热结构。不过本篇文章所讲都是以往基础的散热设计,如今驱动电机随着新能源汽车市场的快速发展,已经衍生出高集成化程度的八合一电驱总成,有些车型的驱动电机和电池组等结构共用一套冷却系统,这其中的设计就更加复杂了。

本文标题:驱动电机的散热问题如何解决

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