電機熱管理的案例
【技術】新能源汽車電機熱管理
電機與控制器在電能與機械能的轉換過程中，部分電能會損耗成為熱能釋放。對于新能源汽車，驅動電機作為動力源，控制器提供能量轉換，缺一不可。兩者的熱管理系統則主要對其冷卻，使其能夠安全可靠運行。
電機熱管理3個方法
電機及其電控熱管理的主要任務是分析電機內部的產熱機理，設計冷卻系統對其進行降溫，保證電機及電控系統處于合適的溫度范圍內。目前電機冷卻系統主要有空冷、液冷及其他冷卻方式，液冷又分為水冷和油冷。
有研究者設計了一種新型的混合型電機冷卻系統，冷卻系統包括熱管、銅管水套、風扇，風扇可以加速帶走冷凝端的熱量，如下圖所示。這種被動式和主動式相結合的冷卻系統，可以設計有效的控制策略以優化冷卻系統的能耗。對電機冷卻系統的熱特性進行了試驗和數值研究。結果發現，對于250 VA的熱負荷，在保證運行工況的前提下，采用混合冷卻策略可節省33%的功耗。
展開 新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與熱仿真管理分析
（此文來自于”南京熱鏈研習社“ 微信公眾號，如需轉載請與作者聯系！）
本文部分內容摘自：”專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程“ 中" TCE(熱電制冷)散熱系統設計 "章節中部分內容。
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專業熱設計人必學必會182講---電子產品散熱設計理論視頻課程（國內首套有關散熱理論設計的系統培訓課程）
圖1 2012款Nissan聆風的電機
圖2電機水道
如圖1所示為2012款Nissan聆風的電機。電機為永磁同步電機，最大輸出功率為80kw。電機采用分布式繞組定子結構。圖2中展示了由壓在電機定子周圍的水-乙二醇（WEG）冷卻套組成的熱管理系統。冷卻套由鋁制成，有三個相對較大的冷卻通道。冷卻通道的尺寸大約是35mm寬，12.5mm高。冷卻套的內徑約為200mm，外徑約為250mm，軸向總長度約為210mm。冷卻套(不包括定子和轉子)的近似重量為10.1 kg。
對電機熱管理系統進行了熱性能測試。為此，電機首先連接到WEG流量測試臺。在入口溫度為65℃時，試驗臺通過冷卻套循環WEG(按水和乙二醇的各為50%的混合物)。測量了系統在不同WEG流量下的熱阻。采用直流、大電流、低壓三種電源對電機繞組進行加熱。約160A通過電機的所有三個階段提供約530 W的總熱量。在每個相的正、負(中性)側的壓降測量值，連同所提供的電流一起被用來計算所耗散的功率。
展開 基于CFD軟件的油冷電機熱管理
引言
本文為2021年8月25日西莫電機論壇第46期在線研討會精華整理版。
主講老師：
顧俊（蘇州舜云工程軟件有限公司仿真技術經理，曾從事前艙熱管理仿真相關工作、動力系統CFD仿真及熱管理相關工作，負責舜云科技動力系統模塊的解決方案研發及推廣工作，完成汽車行業多個頭部企業的飛濺潤滑及熱管理分析技術移交工作；7年汽車工程領域仿真與設計經驗）
主要內容：
1.油冷電機冷卻結構的多樣性
2.不同CFD熱管理方法的對比分析
3.基于舜云仿真軟件的油冷熱管理
4.熱管理技術的難點
下面開始進入研討會正文：
1 油冷電機冷卻結構的多樣性
在以前風冷電機的那個時代，我們可能并不需要太過于關注他內部的一些發熱問題，這是很典型的一款西門子風冷電機，右邊這個圖片是風冷電機的一些散熱手法，他的軸上會帶一些擋板讓內部的風能夠高速的流動起來，然后外殼這一塊也會有一些加強筋或者說一些散熱筋能帶走更多的熱量，這大概已經是很早以前的那種電機設計。現在這個階段的話，用水冷電機就是新能源汽車應用還是比較多的，大部分路上跑的一些新能源汽車更多的還是用水冷電機的，油冷電機的話只不過是這兩年才開始火熱起來，實際上在路上跑的可能還并不怎么多。水冷電機的話有一個特點，它的冷卻型式非常非常單一，并且當初我們在做水冷電機的相關設計時，它的NVH
可能并不是那么的完善，所以它一般都會在表面包一層那個消音棉，就肯定會有類似的一些那種消音阻斷的一些結構，然后導致它整體的一個散熱是非常依賴水套的。那當初的話就是水套這一塊的散熱問題，對于主機廠怎樣去安排這么大的一個散熱需求，在前艙這一塊里面要合理的分配給他，而且要時時保證它能夠有足夠的散熱，這其實是一個比較頭疼的問題。
展開 行業：電動汽車綜合熱管理
01
背景介紹
隨著電動汽車的不斷普及，為了解決電動汽車在冬季和夏季的續航里程和熱安全問題，需要對電動汽車進行熱管理。電動汽車中的熱管理主要分為電機系統熱管理、電池系統熱管理和空調系統熱管理，這三大系統是電動汽車所產生熱量的主要來源。在以往的電動汽車中，三大系統的熱管理通常是各自獨立的，缺乏對整車熱量的統一管理，熱管理效率較低。而在新一代的電動汽車中，在設計之初便針對整車熱量進行集成式管理，對三大系統產生的熱量進行統一的管理，從而大幅提高車輛整車的熱管理效率，以減少溫度對電動汽車性能的影響。
電動汽車的電機驅動系統是將電池中的電能轉化為機械能，從而為汽車提供行駛的動力。在電機的工作過程中，一些能量會以熱能的形式損耗，如鐵芯損耗、繞組損耗以及機械損耗。動力電池系統為汽車提供電能時，由于持續的放電，電池組會釋放一些熱量，熱量持續聚集便引起電池組的溫度升高。電動汽車空調系統冷熱負荷的產生來源有很多，如汽車內部人員散發的熱量，外界環境通過車身結構導入車廂的熱量，電機系統和動力電池系統導入車廂內部的熱量，以及通過汽車通風系統進入車廂的熱量等等。在研究電動汽車熱管理系統時，必須重點考慮汽車內部的熱量來源和汽車內部熱量的總量，才能采取針對性的熱量管理。
相關活動
活動 \\ 第四屆熱管理材料與技術大會 第二輪通知
活動 \\ 報名開啟！2023夯邦熱管理材料與技術項目路演
02
組成部分
電動汽車在設計時便針對主要的熱量來源都進行了相應的熱管理。但是，為了進一步提升電動汽車的各項性能參數， 原有的各種獨立式的熱管理系統和方法已經難以適應新的設計要求。
展開 
某PHEV汽車電機冷卻系統熱管理策略優化
盧山、盧桂萍等基于V字型開發模式，對某插電式混合動力汽車整車熱管理控制策略進行開發研究，經過算法設計、模型開發、單元測試、功能驗證和實車驗證整個開發過程，保證各零部件的工作溫度在合理范圍內，符合其控制軟件的功能需求.李峰對某插電式混合動力汽車設計了一套利用發動機熱量給電池預熱、電機熱量給發動機預熱的方案，研究了基于發動機水溫、電機水溫、電池SOC不同而采用不同預熱模式的控制策略，從而提高了整車的能源利用效率.
然而，對于熱管理系統內執行部件的能耗研究較少.電子水泵、電動壓縮機、電子風扇等這些驅動熱管理系統工作的重要部件，本身需要消耗一定的電池電量.對這些部件，設計合理的控制邏輯，在滿足系統合理工作水溫的前提下，降低其本身能耗也甚為重要.
1 插電式混合動力汽車熱管理系統設計
本文針對某插電式混合動力汽車設計了一套整車電機冷卻熱管理系統，來保證動力系統、電池系統、空調系統在各模式/工況下的安全可靠運行.
該款插電式混合動力汽車的整車熱管理系統原理如圖1所示，該系統共有4個冷卻回路.分別是發動機冷卻及空調采暖系統回路；動力電池升溫/降溫系統回路；空調制冷系統回路；電機冷卻系統回路.
圖1 熱管理系統原理圖
發動機冷卻及空調采暖系統回路與傳統燃油車相比，在暖風支路增加了一個電子水泵和單向閥、水加熱PTC、以及一個三通閥，保證車輛在純電動模式下的乘員艙采暖需求.同時，在暖風支路并聯了一個板式換熱器，與動力電池升溫/降溫系統回路進行耦合換熱，從而保證動力電池的升溫需求.
動力電池升溫/降溫系統回路，是一個包含了板式換熱器、Chiller（動力電池冷卻器）、動力電池水冷板、電子水泵的回路系統.通過板式換熱器與發動機冷卻及空調采暖系統回路耦合換熱，保證動力電池的升溫需求.通過Chiller與空調制冷系統回路耦合換熱，保證動力電池的降溫需求.
展開 電動車驅動電機——熱管理
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
電動車驅動電機——熱管理
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電動車驅動電機——熱管理
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經緯恒潤熱管理系統研發服務全新升級
為了適應電動化和智能化的需求，汽車熱管理正從傳統的發動機冷卻和空調系統發展至電池熱管理、電機電控熱管理系統以及熱泵空調系統，以實現對座艙溫度、電池溫度和動力總成溫度的精確控制。由于新增了繁多的、控制精度要求更高的零部件，使得系統內需要冷卻的部件增加，系統復雜度逐步增大。因此，熱管理系統方案正逐步呈現出高效化，精細化，集成化的趨勢。
為了應對日趨復雜的熱管理系統和降本增效的研發需求，數字化技術在熱管理系統的研發中將發揮重要作用。經緯恒潤在汽車熱管理領域擁有10多年的研發服務經驗，針對目前新能源汽車熱管理系統設計研發問題，在熱管理需求捕獲、系統方案設計、虛擬驗證與優化、測試驗證、實車標定等服務的基礎上，將熱管理系統與數字化技術相結合，帶來了全新升級的整車熱管理系統開發服務。
虛擬驗證與優化咨詢服務
伴隨新能源汽車對電池包能量密度、驅動系統功率密度、系統能耗以及快充等要求的日益提高，熱管理系統集成化的深度和難度持續增加。經緯恒潤基于V模式開發流程，搭建高精度的系統仿真模型，提供機-電-熱-控一體化集成仿真與優化服務。為前期零部件選型、后期的系統更迭及優化，以及熱管理控制算法優化制定高效的解決方案，在提高產品性能的同時提高研發效率，縮短研發周期。
熱管理模型實時化與HIL測試咨詢服務
目前HIL測試中采用的熱管理系統模型多為簡單方程的Simulink模型，模型顆粒度粗糙，而通過模型拆分、模型簡化、模型降階等手段，可將復雜熱管理系統模型進行實時化處理，以FMU的形式導入NI、Concurrent、Higale等仿真機進行實時運算，為HIL測試提供顆粒度更細的模型，能夠按照測試用例的要求對熱管理控制器進行硬件在環的測試。
展開 “數據中心智能硬件熱管理”主題沙龍活動成功舉辦| 2024熱管理材料技術展 | 導熱散熱展 |液冷展 | 熱管理展
6月3日下午，由[DT新材料]聯合[廣東灣區智能終端工業設計研究院有限公司（以下簡稱研究院）]共同組織的iTherMTalks第6期線下主題沙龍——數據中心智能硬件熱管理——在研究院成功舉辦。20多位行業專家及企業代表齊聚一堂，就數據中心中服務器等智能硬件的新近發展趨勢和熱管理解決方案進行深入交流和探討。
本次沙龍活動伊始，研究院盧煥瑜部長對大家的到來表示了熱烈歡迎，并對研究院概況做了簡要介紹。
沙龍活動現場
報告環節，熱設計網聯合創始人陳繼良先生帶來《高功率電子產品的熱管理挑戰和應對思路》的主題報告分享；研究院采購負責人從企業切實發展，介紹了公司在服務器等智能硬件領域的熱管理解決方案需求；隨后，大家針對報告環節的疑問與需求進行了充分交流討論。
報告與交流討論
與會嘉賓參觀研究院展廳
沙龍活動合影留念
"第二屆熱管理材料技術博覽會”（iTherMEXPO2024）將于2024年11月6-8日在深圳國際會展中心7號館舉辦，將高效呈現熱管理產業鏈的一站式價值對接平臺，以滿足和促進熱管理行業各單位交流、合作和共贏發展。創新型的材料、儀器、設備、設計與仿真、解決方案、應用場景、專利技術等薈聚鏈接和呈現將是博覽會的重要組成部分；熱管理領域科學、材料、技術和工程等相關專題論壇、圓桌/閉門、專家問診、創新創業項目展示、新品發布、需求對接等活動也將精彩同期呈現，特別是科研單位創新性的技術和成果也將獲得從實驗室對接轉移到市場的機會。
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展開 2026上海熱管理展-第十七屆上海國際熱管理材料博覽會|CIME熱博會
2026第十七屆上海國際熱管理材料博覽會?（簡稱“CIME熱博會”）是全球熱管理行業規模最大、影響力最廣的專業展會之一，聚焦導熱散熱材料、液冷技術及全產業鏈解決方案。
電池熱管理（一） - 熱管理的重要性與新參數CCC
熱管理的重要性
近年來電動汽車電池組的成本迅速下降，這主要是由于規模效益和更高效的制造工藝造成的。但電動汽車與內燃機汽車相比，購買價格仍顯昂貴。為了電動汽車市場更進一步，電動汽車的價格需要變得更加實惠。
由于電池是新增成本的大頭，因此，電池行業專注于如何降低電池成本，全球以美元/千瓦時 (US$/kWh) 作為價格通用衡量標準。其中，電池壽命對成本的影響往往被忽視，從而忽視了該行業的一項重要增長戰略。實際上，通過延長電池壽命，可以從電池本身提取更多價值，補償前期成本，從而降低整體生命周期成本。
延長電池壽命不僅會影響生命周期成本，還會影響電池在整個生命周期中對環境的影響，提高了材料資源效率，并減輕了鋰和鈷等關鍵原材料供應鏈的壓力。
那么如何延長電池壽命？有充分證據表明，更有效的熱管理策略可降低運行中鋰離子電池的降解率，從而延長電池組的使用壽命。
革命性新參數 —CCC
可以說，當前主流的電池熱管理系統是次優的。“Surface Cooling”在電動汽車市場占據主導地位，現有研究表明，如果在電池組設計中有效地實施所謂“Tab Cooling”，鋰離子電池的壽命可以延長三倍。什么意思呢？通俗的講，現有電池冷卻僅僅在電池包外輪廓，并沒有深入每塊電池單元。
電池熱管理的難度很大的一個原因是，各家鋰離子電池的形狀和尺寸有很大差異，所以基于此開發的電池包熱性能出現相當大的差異，當內部發熱升高溫度時電池的表現也各不相同。
另一個難點是，沒有定義熱性能的標準。電池工程師可以引用有效熱導率、熱阻值或比奧數等參數，但這些參數沒有考慮鋰離子電池本身產生的內部熱量。可以說它們在概念上存在缺陷。此外，這些指標非常難以計算，需要的信息永遠不會出現在數據表中，因為這是電池制造商的秘密。業內的利益相關者于是陷入困境，無法比較不同的熱管理方法以找到最適合他們要求的方法。
展開 系統仿真軟件AMESim熱管理模塊學習：熱管理基礎
這期和大家一起學習下Amesim在熱管理領域的建模基礎知識，其實對于軟件的學習，知道軟件基本的操作和流程之后，就是對照著實例去學習，有問題先查資料和看help文檔，實在不會的上論壇百度等搜索，再搞不定的就去請教用過或者會的人，這樣的效率是最高的，誠然，從基礎到精通，現在不適合像學生時代一樣先搭建總體的框架再一個個功能去學習，那樣太枯燥并且比較慢，每個人都有適合自己的學習方法，僅供列位參考！
一、基礎回顧
我們回顧一下之前學習的仿真流程：
從左到右分別是：
1）草圖模式：簡而言之就是類似于Simulink一樣，搭建系統的組件，俗稱搭積木，模型要搭建完整，所有端口必須連接；
2）子模型模式：目的是給每個元件分配不同的數學方程，方便后面解算使用（不知道可以看help以及可以選擇最簡化一鍵配置）；
3）參數模式：對于數學方程的參數和元件參數進行設定；
4）仿真模式：選擇求解器，仿真時間和采樣頻率。
二、熱管理基礎知識
Amesim中與熱相關的庫
Pneumatic：氣體相關庫，對流等等
Thermal：固體相關，熱傳導，熱輻射等
Thermal Hydraulic：流體相關，流體固體對流換熱
2. 基本理論
對于Thermal庫中，基本元件分類如下所示：
傳感器可以獲得熱源，熱計算用來計算換熱和熱輻射、熱對流等，濕空氣屬性對于乘員倉計算需要用到。
如上圖，每一個元件的接口代表了和外界的特性、屬性接口，比如上圖，對于熱容模塊，熱容僅僅代表了一個溫度狀態，是計算溫度反應材料屬性和溫度的變化。對于換熱的三種方式，前提條件是具備溫差才能進行換熱。熱傳導模塊的輸入是溫度，輸出是熱量，對于端口1和2是剛好相反：
其他模塊同理，在使用時候一定要注意輸入和輸出是什么。
展開 2-動力電池熱管理方式演變（原創，手動碼字，如轉，請注明來處流蘇kiwi）
目前動力電池的熱管理經歷了幾個階段：
1. 自然冷卻階段
最初動力電池是沒有熱管理的，動力電池的冷卻主要是依靠電池箱體與外界的自然風對流散熱。一些電動自行車和小型的EV采用的就是這種方式，自然冷卻的電池包產熱量少，沒有強制冷卻的需求，通常電池包的電量也小，約在十幾kwh，續航約在100km左右。
自然冷卻的電池最大的問題是沒有加熱系統，低溫的使用會導致電池續航衰減和電池的老化。
2. 強制風冷階段
隨著電池能量密度的提升，慢慢的電池的發展重心從磷酸鐵鋰電池轉到了三元鋰電池，電池的產熱越來越多。強制風冷是自然冷卻和液冷的過渡階段，通過在電池包內部增加循環風的管路，在一些產熱量大的位置開設一些通風管口來增加散熱。但是風冷的散熱功率較低，散熱效率較差，對于高續航的大容量電池包不適合。隨著國標對電池包增加了IP67的防水等級要求，強制風冷也會慢慢淡出市場。
3. 液冷階段
液冷，即冷卻液循環冷卻，目前電池包內的液冷常見的有特斯拉的蛇形管液冷系統和奧迪e-tron的底部水冷等，液冷系統內通常包含一個chiller（制冷）一個PTC加熱器，以滿足不同環境溫度和工作狀態下的制冷和加熱需求。有的熱管理系統還會和電機的熱管理回路耦合起來，通過三通閥將電池包的熱量導至電機散熱器。
以下為新技術擴展，并未廣泛應用，目前市場上應用最多的為水冷板底部水冷。
4.冷媒直冷
冷媒直冷即采用制冷劑來對電池包進行冷卻，不過存在的主要問題是制冷劑溫度降低可能在零下，有可能造成電芯溫度控制上的難度，而且還要單獨布置一套加熱系統。
展開 一種新能源汽車熱管理系統的設計
與傳統燃油車相比，電動汽車除了需要滿足空調熱管理和驅動電機的熱管理需求之外，對電池包也需要進行嚴格的熱管理控制。電池包作為電動汽車上裝載電池組的主要儲能裝置，是混動/電動汽車的關鍵部件，其性能直接影響混動/電動汽車的性能。目前電池普遍存在比能量和比功率低、循環壽命短、使用性能受溫度影響大等缺點。基于以上問題，文章提出一種熱管理系統，其可在3 種回路下進行切換，以適應新能源汽車不同的工況。
1 目前新能源汽車熱管理系統存在的問題
由于車內空間有限，電池工作中產生的熱量累積，會造成各處溫度不均勻從而影響電池單體的一致性，進而降低電池充放電循環效率，影響電池的功率和能量發揮，嚴重時還將導致熱失控，影響系統的安全性與可靠性。而低溫下，電池的充電性能和放電功率都會大幅度降低，嚴重時無法正常進行充放電工作。所以為了使電池組發揮最佳的性能，新能源車必須對電池進行熱管理，將電池包溫度控制在合理的范圍內。
目前大部分熱管理系統為開環控制，即沒有壓力、流量、溫度傳感器對具體工作狀況進行實時反饋，無法有效管理系統根據實際工作狀態進行實時控制；在汽車運行中，由于驅動電機和控制器產生的熱量沒有得到充分利用，不但造成能量浪費，而且不利于節能環保。
2 熱管理系統方案
2.1 系統組成
文章的新能源汽車熱管理系統包括暖風空調子系統、驅動與電控總成子系統和電池包子系統，如圖1 所示，三者由汽車整車控制器（VCU）進行控制。電池包子系統、驅動與電控總成子系統通過三通水閥1 相連接；電池包子系統、暖風空調子系統通過三通水閥2 與三通水閥3 相連接。
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