水冷系統(tǒng)的案例
水冷系統(tǒng)的智能控制
水冷系統(tǒng)的智能控制拓?fù)浜涂蚣芙Y(jié)構(gòu)。
一種水冷系統(tǒng)原理解析
水冷系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度傳感器1的數(shù)值，當(dāng)環(huán)境溫度低于環(huán)境溫度設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在低溫工作狀態(tài)，采用常規(guī)風(fēng)一水換熱模式，水泵、電加熱投入工作，電加熱器給水箱中的水加熱，水泵從水箱中抽取液體，液體流經(jīng)系統(tǒng)，將電子設(shè)備散發(fā)的熱量帶走。與此同時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)供液溫度傳感器2的數(shù)值，當(dāng)供液溫度高于風(fēng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)，則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，循環(huán)液體經(jīng)過(guò)風(fēng)水換熱后繼續(xù)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行冷卻降溫；當(dāng)供液溫度低于風(fēng)機(jī)關(guān)閉設(shè)定值時(shí)，則關(guān)閉風(fēng)機(jī)，如此循環(huán)。當(dāng)環(huán)境溫度高于環(huán)境溫度設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在高溫工作狀態(tài)，冷卻模式采用壓縮制冷方式，冷卻媒介經(jīng)過(guò)第一階段的風(fēng)水換熱后，繼續(xù)流過(guò)壓縮機(jī)制冷換熱裝置，接著流過(guò)電子設(shè)備，將其散熱能量帶出。壓縮制冷模式下比較供液溫度與壓縮機(jī)啟動(dòng)和停止的設(shè)定值，供液溫度高的時(shí)候則開(kāi)啟壓縮機(jī)，低的時(shí)候則關(guān)閉壓縮機(jī)，同時(shí)控制器結(jié)合控制算法將供液溫度最終控制在目標(biāo)要求范圍內(nèi)。
展開(kāi) 震撼：35張動(dòng)圖，充分理解機(jī)房空調(diào)風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)！
機(jī)房水冷系統(tǒng)
水冷冷凍水系統(tǒng)包含兩個(gè)水系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由水冷冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻塔、冷卻水泵、水處理設(shè)備、定壓補(bǔ)水系統(tǒng)、冷凍水空調(diào)末端及管路閥門(mén)等組成，如圖10
圖10 水冷冷凍水空調(diào)
2.1 壓縮機(jī)，水冷冷凍水系統(tǒng)一般采用大型冷凍機(jī)組，冷量較大的選用離心機(jī)組以獲得較好的能效比，圖11，部分中型數(shù)據(jù)中心也會(huì)選用螺桿機(jī)組，圖12。
圖11 離心機(jī)組工作原理
圖12 螺桿機(jī)工作原理
2.2板換：為了進(jìn)一步提升能效，降低能耗，也會(huì)選配板換系統(tǒng)，圖13，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，開(kāi)啟板換自然換熱。
展開(kāi) 水冷系統(tǒng)的節(jié)能智控方案
水冷系統(tǒng)的外冷可以采用多種組合冷卻方案，從而達(dá)到節(jié)能的效果，另外智能控制是關(guān)鍵一環(huán)。
密閉式循環(huán)水冷系統(tǒng)的主要部件介紹
密閉式循環(huán)水冷系統(tǒng)的主要部件有：主循環(huán)水泵、水風(fēng)換熱器、膨脹罐、加熱器、過(guò)濾器、補(bǔ)水箱、補(bǔ)水泵和水管接頭傳感器等。
主循環(huán)水泵——維持介質(zhì)（水）的流動(dòng)循環(huán)；
水風(fēng)換熱器——將高溫水的熱量排走，獲取低溫冷卻水；
膨脹罐——泵入口穩(wěn)壓作用；
加熱器——低溫啟動(dòng)加熱介質(zhì)的設(shè)備；
過(guò)濾器——過(guò)濾水質(zhì)中固體雜質(zhì)顆粒；
補(bǔ)水箱——儲(chǔ)備介質(zhì)，維持系統(tǒng)的介質(zhì)壓力平衡；
補(bǔ)水泵——系統(tǒng)主循環(huán)管路缺水時(shí)補(bǔ)充介質(zhì)的作用；
管路、接頭等——一般選擇304不銹鋼材料。
基于AMESim的純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 附AMESim優(yōu)化過(guò)程基礎(chǔ)操作及DOE&遺傳算法G
基于AMESim軟件建立了完整的純電動(dòng)汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)模型，并通過(guò)整車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性．在此模型的基礎(chǔ)上，本文分別對(duì)水冷系統(tǒng)、高溫環(huán)境下的熱管理系統(tǒng)及爬坡工況下的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)熱管理系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，使熱管理系統(tǒng)能適應(yīng)不同工況和環(huán)境溫度的整車(chē)熱管理要求．本文基于AMESim軟件對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法為研究和開(kāi)發(fā)純電動(dòng)汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)提供了思路和參考。
0引言
純電動(dòng)汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的重要方向，也是目前發(fā)展最快的新能源汽車(chē)之一．為了系統(tǒng)地研究純電動(dòng)汽車(chē)的能量流動(dòng)，需要對(duì)它建立完整的熱管理系統(tǒng)．這不僅是汽車(chē)零部件散熱的需求，更是提高整車(chē)能源效率的重要手段．
本文利用AMESim軟件搭建了一套比較完整的純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的仿真模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性，并在此模型基礎(chǔ)上對(duì)整車(chē)熱管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)．
1純電動(dòng)汽車(chē)熱管理的要求
本文研究的純電動(dòng)汽車(chē)的參數(shù)如表1所示．
本文研究的整車(chē)熱管理系統(tǒng)主要包括兩部分：電動(dòng)汽車(chē)前艙水冷系統(tǒng)和電池包風(fēng)冷系統(tǒng)．其中水冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
展開(kāi) 電機(jī)怎么冷卻的?解剖給你看！
應(yīng)用路子最廣算是水冷優(yōu)勢(shì)：能充分利用熱量，散熱效率有保障不足：管路復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)要求高我們也提到過(guò)，新能源汽車(chē)的電池，也可以采用水冷（液冷）。如果把電池的水冷系統(tǒng)和電機(jī)連起來(lái)，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)散熱，就順理成章了。水冷系統(tǒng)的效率是比較高的，以前我們玩電腦的時(shí)候，很多高階刷機(jī)的玩家就引入了水冷。
————為啥水冷效率高？————
水的比熱容（單位質(zhì)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(shí)間短，人家能攢下三倍的錢(qián)一樣，你說(shuō)哪個(gè)有錢(qián)？普通汽車(chē)包括新能源汽車(chē)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(chē)的電機(jī)水冷系統(tǒng)通常不是獨(dú)立的，而是和電池包，以及電控系統(tǒng)的冷卻，形成一個(gè)完整的熱管理系統(tǒng)。在電機(jī)殼體的內(nèi)部，也有類(lèi)似于內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)部那樣的水道，冷卻液通過(guò)水泵的驅(qū)動(dòng)在中間流動(dòng)，從而達(dá)到散熱效果。
當(dāng)然，水冷系統(tǒng)要兼顧電池包和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩方面的冷卻，有的熱管理系統(tǒng)還和空調(diào)、電控系統(tǒng)等相連，這樣涉及到多個(gè)子系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)方面就比較復(fù)雜了。
但是，由于水冷的使用效果確實(shí)很好，所以現(xiàn)在相當(dāng)多的主流電動(dòng)車(chē)，無(wú)論是幾十馬力的代步車(chē)，還是使用大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)的車(chē)型，基本上都采用水冷系統(tǒng)來(lái)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱。
水冷系統(tǒng)還有個(gè)好處就是可以統(tǒng)籌使用車(chē)上的熱量，實(shí)現(xiàn)更好的熱管理。比如有些車(chē)型的設(shè)計(jì)就將電機(jī)散發(fā)的熱量為電池組保溫。在冬季對(duì)于新能源車(chē)型來(lái)說(shuō)，還是非常有用的——畢竟靠電池組自己的加溫，損耗非常大。
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應(yīng)用路子最廣算是水冷優(yōu)勢(shì)：能充分利用熱量，散熱效率有保障不足：管路復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)要求高我們也提到過(guò)，新能源汽車(chē)的電池，也可以采用水冷（液冷）。如果把電池的水冷系統(tǒng)和電機(jī)連起來(lái)，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)散熱，就順理成章了。水冷系統(tǒng)的效率是比較高的，以前我們玩電腦的時(shí)候，很多高階刷機(jī)的玩家就引入了水冷。
————為啥水冷效率高？————
水的比熱容（單位質(zhì)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(shí)間短，人家能攢下三倍的錢(qián)一樣，你說(shuō)哪個(gè)有錢(qián)？普通汽車(chē)包括新能源汽車(chē)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(chē)的電機(jī)水冷系統(tǒng)通常不是獨(dú)立的，而是和電池包，以及電控系統(tǒng)的冷卻，形成一個(gè)完整的熱管理系統(tǒng)。在電機(jī)殼體的內(nèi)部，也有類(lèi)似于內(nèi)燃機(jī)缸體內(nèi)部那樣的水道，冷卻液通過(guò)水泵的驅(qū)動(dòng)在中間流動(dòng)，從而達(dá)到散熱效果。
當(dāng)然，水冷系統(tǒng)要兼顧電池包和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩方面的冷卻，有的熱管理系統(tǒng)還和空調(diào)、電控系統(tǒng)等相連，這樣涉及到多個(gè)子系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)方面就比較復(fù)雜了。
但是，由于水冷的使用效果確實(shí)很好，所以現(xiàn)在相當(dāng)多的主流電動(dòng)車(chē)，無(wú)論是幾十馬力的代步車(chē)，還是使用大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)的車(chē)型，基本上都采用水冷系統(tǒng)來(lái)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)散熱。
水冷系統(tǒng)還有個(gè)好處就是可以統(tǒng)籌使用車(chē)上的熱量，實(shí)現(xiàn)更好的熱管理。比如有些車(chē)型的設(shè)計(jì)就將電機(jī)散發(fā)的熱量為電池組保溫。在冬季對(duì)于新能源車(chē)型來(lái)說(shuō)，還是非常有用的——畢竟靠電池組自己的加溫，損耗非常大。
展開(kāi) 水冷基礎(chǔ)知識(shí)淺談
由于水的熱傳導(dǎo)系數(shù)是空氣的24倍，比熱容是空氣的4倍，另外水冷系統(tǒng)噪聲比風(fēng)冷低很多，系統(tǒng)安全穩(wěn)定，所以水冷技術(shù)在較高功率密度的電力電子設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。
簡(jiǎn)單的水冷系統(tǒng)由水泵、冷頭、冷排、水箱、管路和接頭組成。
水泵：推動(dòng)冷卻液循環(huán)往復(fù)，水泵多采用無(wú)刷電機(jī)的磁力泵設(shè)計(jì)。為了縮小整體體積，水泵和水箱的集成成為一種趨勢(shì)。
冷頭：水冷板，吸熱單元，涉及流道設(shè)計(jì)，需要根據(jù)器件熱點(diǎn)布局進(jìn)行仿真分析和流道篩選。
水箱：一般并聯(lián)在系統(tǒng)中，起到補(bǔ)水和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的目的，材料有不銹鋼、亞克力和POM。
冷排：水風(fēng)換熱器，放熱單元，常選用板翅式換熱器，高效且體積小。
管路：材料有304不銹鋼、三元乙丙橡膠。
接頭：有快插、螺紋卡套接頭、寶塔卡箍接頭，常用G1/4，也有選用G3/8，G1/2等型號(hào)。
水冷系統(tǒng)整體的優(yōu)化需要配合仿真、實(shí)測(cè)等措施進(jìn)行，以上信息大家可參考，有疑問(wèn)可聯(lián)系我本人或給我留言，謝謝。
展開(kāi) 電池?zé)峁芾矸抡妫ㄈ喝S仿真邊界條件和算法
至于環(huán)境溫度，既然是考察冷卻系統(tǒng)極限冷卻能力，就會(huì)選擇最?lèi)毫拥墓r，一般定在38~45℃。若考慮冬季加熱工況，起始溫度會(huì)在-20~-30℃。
（3）：周?chē)h(huán)境
周?chē)h(huán)境主要是指電池包內(nèi)外空氣域及周邊件的影響，一般鋰電池都放置在車(chē)身底部，若不做特殊的隔絕處理的話，電池包直接與車(chē)身底部空氣接觸，該部分的對(duì)流換熱系數(shù)就跟車(chē)速成正比，可以到100W/(m^2·℃)左右，而包內(nèi)空氣域可以算是一個(gè)密閉空氣域，等效來(lái)看，換熱系數(shù)在20W/(m^2·℃)以下。
還有一個(gè)就是熱輻射，主要指車(chē)身底部地面對(duì)電池的影響，不過(guò)它的換熱量級(jí)跟空氣對(duì)流換熱量級(jí)相當(dāng)，若在三維仿真中耦合流場(chǎng)與熱輻射模型，會(huì)使計(jì)算復(fù)雜化，并且實(shí)際中也比較難于驗(yàn)證，筆者一般將熱輻射等效計(jì)算成自然對(duì)流系數(shù)。 但是，電池包很可能會(huì)受到整車(chē)熱害的影響，特別是PHEV的前艙和排氣管等高溫?zé)彷椛鋵?duì)電池包本體及附件的影響，這個(gè)是需要整車(chē)布置去消除的。
所以從系統(tǒng)角度來(lái)看，液冷電池包的熱量變化由水冷系統(tǒng)與自然對(duì)流共同影響，這兩部分誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)弱，都會(huì)隨著工況不同而變化，比如快充工況，流體部分換熱可以占到整體換熱的90%以上，而日常的長(zhǎng)時(shí)間工況，水冷系統(tǒng)不是一直開(kāi)啟，所以外部空氣的熱交換比例就會(huì)明顯上升。 采用三維仿真對(duì)液冷系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，主要研究對(duì)象是水冷板的換熱能力與整套系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，所以需要對(duì)其他換熱影響因素盡可能的簡(jiǎn)化或者等效處理。
圖4：某電池包1C快充自然對(duì)流換熱量占比（＜5%）
二. 算法
（1）：穩(wěn)態(tài)
在傳熱學(xué)上穩(wěn)態(tài)是指?jìng)鳠?em>系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度僅隨位置而變化，不隨時(shí)間而改變。
展開(kāi) 考慮溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的永磁同步電機(jī)折返型冷卻水道設(shè)計(jì)
本文研究水冷系統(tǒng)的永磁同步電機(jī)在求解溫度場(chǎng)與流場(chǎng)的問(wèn)題時(shí)，流-固界面的速度梯度與溫度梯度變化較大，需在梯度方向上有足夠多的節(jié)點(diǎn)，才能準(zhǔn)確反映溫度與速度的變化情形。為準(zhǔn)確反映邊界層處的參數(shù)，流體域的三維模型使用膨脹層邊界網(wǎng)格，流體域主體網(wǎng)格單元尺寸為2 mm，邊界層為5層變化率為1.2的較密網(wǎng)格，如圖5所示。
圖5 流體域網(wǎng)格
Fig.5 The mesh of the fluid domain
1.4 熱源分布
電機(jī)的溫升主要由各種損耗造成，永磁同步電機(jī)的損耗主要包括定子和轉(zhuǎn)子的鐵心損耗、定子繞組銅耗、機(jī)械損耗和雜散損耗。因電機(jī)使用水冷系統(tǒng)不需要通風(fēng)，轉(zhuǎn)子風(fēng)摩損耗小，同時(shí)電機(jī)的機(jī)械損耗與鐵耗、銅耗相比所占比例很小，對(duì)于水冷電機(jī)溫度場(chǎng)仿真結(jié)果影響不大，可以忽略不計(jì)。由于永磁同步電機(jī)的損耗通過(guò)解析法計(jì)算比較困難，故在進(jìn)行電機(jī)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)分析前需先借助電磁場(chǎng)有限元分析軟件對(duì)電機(jī)損耗進(jìn)行計(jì)算。電機(jī)在額定工況下各部分損耗值見(jiàn)表2。永磁體采用了軸向分段設(shè)計(jì)，但該永磁同步電機(jī)所采用的分?jǐn)?shù)槽繞組結(jié)構(gòu)使其諧波含量較大，且永磁體離氣隙較近，所以永磁體的渦流損耗值較大。
表2 電機(jī)額定工況下各部分損耗值
Tab.2 Loss value of motor under rated working condition
2 電機(jī)溫度場(chǎng)、流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及驗(yàn)證
2.1 電機(jī)額定工況下仿真結(jié)果
將電機(jī)在額定工況下運(yùn)行時(shí)損耗產(chǎn)生的熱量施加到各對(duì)應(yīng)部位作為熱源，冷卻水的入口水流量為14 L/min，入口水溫為70℃，室溫為30℃，當(dāng)?shù)?jì)算收斂后，可得到電機(jī)連續(xù)運(yùn)行到溫度達(dá)到平衡狀態(tài)的溫度場(chǎng)及流場(chǎng)。
展開(kāi) 
Amesim基于系統(tǒng)仿真模型的PLC虛擬調(diào)試淺談
當(dāng)然，此時(shí)AMESim的模型也需要進(jìn)行實(shí)時(shí)化才能滿足HiL的調(diào)試要求
圖表8 – 虛擬調(diào)試HiL（硬件在環(huán)）架構(gòu)示意圖
虛擬調(diào)試案例介紹
大型的數(shù)據(jù)中心目前基本都是靠水冷系統(tǒng)來(lái)維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，確保服務(wù)器始終處在規(guī)定的溫度運(yùn)行區(qū)間。下面圖表 9即為某數(shù)據(jù)中心的水冷系統(tǒng)原理圖，可以看到組成系統(tǒng)的關(guān)鍵部件包括冷卻塔、冷機(jī)、水泵以及閥和各種管路（末端部分沒(méi)有展示）。
圖表9 – 數(shù)據(jù)中心水冷系統(tǒng)及模型
在這類(lèi)大型水冷系統(tǒng)的調(diào)試中，需要利用PLC控制器根據(jù)不同的末端熱負(fù)荷（即機(jī)房服務(wù)器的發(fā)熱量/溫度）及天氣條件（溫度/濕度）來(lái)調(diào)節(jié)水泵/冷機(jī)/冷塔的運(yùn)行工況點(diǎn)，從而確保機(jī)房溫度達(dá)到控制要求并且能耗達(dá)到最優(yōu)。
首先，在AMESim軟件中，搭建水冷系統(tǒng)的模型，并通過(guò)I/O接口和PLC控制程序通訊。當(dāng)這一套虛擬的水冷循環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)搭建好后，客戶的PLC工程師就可以在實(shí)機(jī)調(diào)試工作前，預(yù)先對(duì)自己開(kāi)發(fā)的程序進(jìn)行一遍摸底，看看控制效果如何，能不能在不同的熱負(fù)荷下，控住水溫；在不同的濕球溫度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，水泵轉(zhuǎn)速，不同的閥開(kāi)度情況下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)性能表現(xiàn)如何；甚至可以將虛擬調(diào)試的這個(gè)平臺(tái)作為系統(tǒng)操作人員培訓(xùn)的一個(gè)工具。
第二個(gè)案例是食品飲料行業(yè)的一種流水線系統(tǒng)，如下圖所示。
展開(kāi) 詳解發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作原理
顧名思義，冷去系統(tǒng)的功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)受熱部件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，使其保持在正常的溫度下工作。一般以冷卻介質(zhì)分為風(fēng)冷系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)，隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率越來(lái)越大，對(duì)散熱的要求也越來(lái)越高，風(fēng)冷系統(tǒng)由于很難達(dá)成均勻的散熱效果，容易使一些部件造成過(guò)熱損傷發(fā)動(dòng)機(jī)，并且散熱效率不如水冷系統(tǒng)好，所以現(xiàn)在汽車(chē)幾乎全部使用了水冷式散熱系統(tǒng)。本次只為大家詳細(xì)介紹水冷式冷卻系統(tǒng)。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)利用水泵提高冷卻液的壓力，強(qiáng)制冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水道中循環(huán)流動(dòng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)多余的熱量帶走，使其保持在最佳工作溫度。這種為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫的循環(huán)模式被稱(chēng)為主循環(huán)，而主循環(huán)模式還必須設(shè)置成兩種不同的冷卻循環(huán)模式來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下更好的工作，即冷車(chē)循環(huán)和正常循環(huán)，也就是老司機(jī)口中常說(shuō)的小循環(huán)與大循環(huán)。
冷車(chē)循環(huán)（小循環(huán)）是指在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)后，溫度較低的冷卻液不會(huì)將節(jié)溫器打開(kāi)，此時(shí)冷卻液只經(jīng)過(guò)水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)的水道中進(jìn)行循環(huán)，目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快達(dá)到正常的工作溫度，等發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器設(shè)定值（一般為80度）時(shí)，節(jié)溫器閥門(mén)打開(kāi)，冷卻液進(jìn)行正常循環(huán)（大循環(huán)），這時(shí)冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)水道中流出，經(jīng)過(guò)車(chē)頭位置的散熱器，進(jìn)行散熱，水泵再將散熱冷卻后的冷卻液送人發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán)，節(jié)溫器負(fù)責(zé)控制循環(huán)模式的切換，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量保持在最佳工作溫度。
另外，針對(duì)車(chē)內(nèi)空調(diào)取暖，系統(tǒng)還會(huì)設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的取暖循環(huán)，冷卻液經(jīng)過(guò)車(chē)內(nèi)的取暖裝置，將熱量送入車(chē)內(nèi)，再回到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻，取暖循環(huán)不受節(jié)溫器的控制，只要車(chē)內(nèi)打開(kāi)暖風(fēng)，這套循環(huán)系統(tǒng)便開(kāi)始工作。
冷卻系統(tǒng)的構(gòu)造
冷卻系統(tǒng)中，冷卻液充當(dāng)冷卻介質(zhì)流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)水道，主要零部件有節(jié)溫器、水泵、散熱器、散熱風(fēng)扇、水溫感應(yīng)器及蓄液罐。
首先，冷卻液作為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻介質(zhì)又被稱(chēng)為防凍液。
展開(kāi) 【技研】油冷電機(jī)技術(shù)講解
新能源汽車(chē)對(duì)電機(jī)功率密度要求呈直線式上升，這意味著風(fēng)冷無(wú)法滿足要求，必須采用水冷或者其它更高散熱效率的系統(tǒng)。
水冷系統(tǒng)一般由水冷機(jī)殼、水泵、散熱器、管道等部件組成。其工作原理是，在水泵的推動(dòng)下，水流通過(guò)電機(jī)外殼，在吸收了電機(jī)的熱量后，再回到散熱器將熱量散發(fā)到大氣中。相當(dāng)于將原來(lái)由電機(jī)表面散發(fā)的熱量，帶到專(zhuān)用散熱器上耗散掉。這樣帶來(lái)兩個(gè)好處，第一個(gè)散熱效率更高，散熱器+水的散熱效率遠(yuǎn)高于電機(jī)本身散熱的效率。第二個(gè)好處，就是電機(jī)可以做的很小，滿足緊湊安裝的需求，而散熱器可安裝在遠(yuǎn)離電機(jī)通風(fēng)良好的地方。正因?yàn)槿绱?，行業(yè)主流新能源汽車(chē)（如逸動(dòng)EV460）已采用電機(jī)水冷系統(tǒng)。
水冷電機(jī)的散熱效率涉及到熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流兩種原理。電機(jī)內(nèi)部發(fā)出的熱量，首先通過(guò)熱傳導(dǎo)到達(dá)定子軛部，然后從軛部到達(dá)機(jī)殼內(nèi)層。這一部分歸屬于熱傳導(dǎo)；而從流道璧到流體的散熱歸屬為對(duì)流。
展開(kāi) 電機(jī)散熱系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
水冷散熱系統(tǒng)存在銹蝕、堵塞和滲漏等隱患，一旦發(fā)生泄漏將直接危及電機(jī)的安全，因此需要對(duì)水冷散熱系統(tǒng)的循環(huán)管路進(jìn)行高可靠性的密封以確保電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。相比于水介質(zhì)，油介質(zhì)具有絕緣特性好、介電常數(shù)高、凝固點(diǎn)低和沸點(diǎn)高等優(yōu)勢(shì)，可以提高電機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性，避免氣蝕、水垢等腐蝕危害。然而油介質(zhì)的質(zhì)量熱容和熱導(dǎo)率都遠(yuǎn)小于水介質(zhì)，因此間接油冷散熱系統(tǒng)的效率低于水冷散熱系統(tǒng)，而直接油冷散熱系統(tǒng)的冷卻油與電機(jī)發(fā)熱部件直接接觸，其散熱效率遠(yuǎn)高于水冷散熱系統(tǒng)。
通過(guò)以上研究可以發(fā)現(xiàn)：高效化是電機(jī)散熱系統(tǒng)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)；通過(guò)優(yōu)化循環(huán)水道結(jié)構(gòu)、調(diào)整水道截面形狀和增加擾流結(jié)構(gòu)等方式可以在一定程度上提高水冷散熱系統(tǒng)的效率；在電機(jī)高發(fā)熱部件與機(jī)殼之間搭建額外熱路、縮短冷卻介質(zhì)與電機(jī)關(guān)鍵發(fā)熱部件之間的傳熱路徑是提高水冷散熱系統(tǒng)效率的有效方案與新方向。
2.3 蒸發(fā)冷卻散熱系統(tǒng)
蒸發(fā)冷卻散熱系統(tǒng)利用低沸點(diǎn)冷卻介質(zhì)的相變循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的高效冷卻。當(dāng)?shù)头悬c(diǎn)、高絕緣系數(shù)的冷卻介質(zhì)與電機(jī)內(nèi)的發(fā)熱部件接觸時(shí)，冷卻介質(zhì)吸收大量的熱量并發(fā)生氣化，氣態(tài)的冷卻介質(zhì)在冷凝器遇冷轉(zhuǎn)化為液態(tài)，利用冷卻介質(zhì)的氣液相變循環(huán)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效散熱。根據(jù)冷卻介質(zhì)沸騰溫度的高低，可以將蒸發(fā)冷卻分為低溫制冷式蒸發(fā)冷卻和常溫制冷式蒸發(fā)冷卻；根據(jù)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以將蒸發(fā)冷卻分為管內(nèi)冷卻和浸沒(méi)式冷卻；還可以根據(jù)冷卻介質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)是否采用驅(qū)動(dòng)泵，將蒸發(fā)冷卻分為自循環(huán)蒸發(fā)冷卻和強(qiáng)迫循環(huán)蒸發(fā)冷卻兩大類(lèi)。
張學(xué)禮驗(yàn)證了蒸發(fā)冷卻散熱系統(tǒng)的效率顯著高于油冷和水外冷，并研究了冷卻介質(zhì)液面高度對(duì)冷卻效果的影響。蔡靜將全封閉無(wú)泵自循環(huán)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于立式電機(jī)，證明了回液管為非滿液位時(shí)，冷卻介質(zhì)的循環(huán)動(dòng)力由回液管內(nèi)液柱高度產(chǎn)生的靜壓差和循環(huán)介質(zhì)具有的壓頭兩部分組成。
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