電機冷卻系統
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-26
電機冷卻系統的視頻教程
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基于無網格思想的新能源電機冷卻快速分析方案
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電機冷卻系統的實例教程
空調制冷系統回路是一個包含兩個并聯制冷支路的系統.其中，一個支路為熱力膨脹閥和蒸發器，提供乘員艙的降溫需求；另一個支路為電子膨脹閥和Chiller保證動力電池的降溫需求.由于要同時保證乘員艙與動力電池的降溫需求，空調制冷回路的壓縮機及冷凝器也提高了要求.均通過電磁截止閥控制兩個支路的聯通和斷開.
電機冷卻系統回路是一個單獨的冷卻回路，包括了低溫散熱器、電子水泵、充電機、電機控制器、電機等.電子水泵驅動回路冷卻液流動，將各發熱件的熱量通過低溫散熱器與環境空氣換熱帶走.
整個熱管理系統的前端模塊 （散熱器、冷凝器、中冷器、低溫散熱器、電子風扇）通過分層布置在汽車前保險桿格柵之后.通過正常行駛及風扇驅動環境空氣強制對流換熱，將熱管理系統各回路的熱量帶走，使熱管理系統內各部件在許用或需求溫度范圍內工作.
2 電機冷卻系統匹配分析
電機冷卻系統是一個單獨的冷卻回路，且低溫散熱器布置在前端模塊的最前面.在前端模塊密封較好的前提下，低溫散熱器的進風溫度與環境溫度大致相當.電機冷卻系統的換熱基本不受其他3個換熱系統的影響，所以，可以單獨評估電機冷卻系統的設計是否滿足整車需求.
根據企業內部標準以及整車熱平衡試驗經驗，60 km/h爬坡 （9%坡度）工況下，整車負荷較大，對應的電機、電機控制器散熱量也會比較大；同時這一工況下，車速不太高，低溫散熱器進風量不會太大，對于電機冷卻系統挑戰較大.另外，蠕行工況 （設定蠕行車速6 km/h）下，雖然整車負荷不大，但是低溫散熱器進風主要靠風扇驅動，進風來自貼近地面空氣或部分熱回流空氣，進風溫度較高；同時，單靠風扇驅動進風，進風量相對較小，電機冷卻系統也可能存在風險.綜合以上，選定低速蠕行工況和60 km/h爬坡 （9%坡度）工況，評估電機冷卻系統設計可行性.
展開 系統原理圖如下，建立電機冷卻系統仿真模型，進行大循環和小循環仿真
電機散熱量21.7kw，運行環境溫度45度,冷卻流量小于25L/min
電機出水口溫度小于65度時，節溫器關閉，冷卻液不經過散熱器，進行小循環；
電機出水口溫度大于65度時，節溫器開啟，進行大循環，
保證電機出水口溫度在85度以下
QQ：315673349
圖4 電驅系統中不同元件的流阻曲線
3.3 計算結果
在高溫極限工況（環境溫度為45℃，總發熱功率為8 kW），電驅冷卻系統流量為12 L/min時，散熱器進、出水溫度及進、出空氣溫度隨時間的變化關系如圖5所示，可見電驅冷卻系統在平衡后的最高溫度為111℃。
圖5 12 L/min時溫度變化
電驅冷卻系統流量為14 L/min時，散熱器前后各處溫度隨時間的變化關系如圖6所示，可以看出電驅冷卻系統在平衡后的最高溫度為102℃。
圖6 14 L/min時溫度變化
電驅冷卻系統流量為16 L/min時，散熱器前后各處溫度隨時間的變化關系如圖7所示，可以看出電驅冷卻系統在平衡后的最高溫度為98℃，滿足系統最高溫度低于100℃的要求。因此，可以確認為滿足系統冷卻需求，流量最低應達到16 L/min。
圖7 16 L/min時溫度變化
4 總結
本機型設計開發之初，在僅有設計數模的情況下，首先利用三維仿真求解出相關零部件的性能曲線，這極大地縮減了項目開發周期，同時采用了一維仿真將發動機機艙熱管理簡化，可以進一步縮短仿真時間，最終確定了電機冷卻系統所需的最小流量，并對比了不同流量下對系統溫度的影響。
參考文獻
[1] HAYES G J,GOODARZI G A.電驅動系統:混動、純電動與燃料電池汽車的能量系統、功率電子和傳動[M].劉亞彬,譯.北京:機械工業出版社,2021.
[2] 余建祖.換熱器原理與設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.
[3] 袁俠義,谷正氣,楊易,等.汽車發動機艙散熱的數值仿真分析[J].汽車工程,2009(9):843-847,857.
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小結
在入口處冷卻介質流量一定情況下，螺旋式冷卻通道截面參數，對永磁同步電機整體散熱能力具有重要影響，同時整車端冷卻系統沿程阻力損失、整車冷卻系統油泵的選擇也具有非常重要影響。
螺旋式冷卻結構殼體，在額定工況點下，永磁同步電機最高溫點位于機殼繞組端部，最高溫度為138.2℃，電機可以滿足長期150℃耐溫的使用要求。
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。
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在射出成型領域中，冷卻系統至關重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產生變形，并可保持尺寸穩定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統可以大幅縮減成型周期、提升產能。
然而對許多大型產品的模具而言，水路數量多且復雜，這導致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理
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源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字
平臺軟件：
Ansys 2020版本
Moldex3D模流分析之冷卻系統圖解10個月前
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冷卻系統圖解
透過冷卻系統機制，塑件熱量持續地被冷卻液及空氣帶走，直到塑件溫度低于頂出溫度，就能讓塑件頂出
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