電動汽車電機冷卻技術(shù)的案例
電動汽車電機"冷卻"技術(shù)
電力牽引電機的拓撲 (Equipmake)
在電動汽車的新大陸上，有一場爭論的硝煙從未散去——到底哪種電機是最好的？
對此，Equipmake的經(jīng)營主管、創(chuàng)新型電力傳動系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)專家Ian Foley表示，“這就像80年代早期的計算機之爭。直到IBM的PC成為業(yè)界標準，這場爭論才得以平息。現(xiàn)在我們有各種類型的電機，不同的電機的制造理念也不一樣。我們不應(yīng)只著眼于電機，而是要考察包括電機、電池、逆變器、齒輪箱和控制器在內(nèi)的整體系統(tǒng)解決方案。最后，哪個解決方案成本最低，哪個就是贏家。”
Foley希望，最后的勝利屬于自己公司的APM200輪輻電機。他表示，APM200效率卓越，是目前扭矩和功率密度（kW/kg）最高的電動汽車永磁電機，而且它還有成本低、重量輕等優(yōu)點。
APM200電機的重量約為49kg （108 lb），最高轉(zhuǎn)速為10,000rpm，最大功率和最大扭矩分別為220kW（295 hp） and 450 N·m （332 lb·ft），采用了成本更低的釹鐵硼磁鐵（NdFeB），降低了電機整體造價，并搭載了5.5:1整體行星齒輪箱，齒輪箱的輸出軸和輪轂直接相連。此外，Equipmake還為APM200研發(fā)了專用逆變器，采用了結(jié)合碳化硅二極管和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）的動力電子技術(shù)，使得電機能在高變頻下保持大功率運轉(zhuǎn)。
輪輻電機系統(tǒng)剖析圖(Equipmake)
一冷再冷
冷卻是決定電機性能的關(guān)鍵。電機磁鐵的溫度越低，電機輸出峰值功率的時間就越長。但是，光做到冷卻還不夠，必須要保證冷卻的成本適中、質(zhì)量可靠、量產(chǎn)效率高。
Foley表示，“輪輻電機的結(jié)構(gòu)能夠滿足以上這些要求。傳統(tǒng)的永磁電機的磁鐵呈V型，被壓在轉(zhuǎn)子四周的壓片上，壓入深度很淺，而輪輻電機的磁鐵則像輻條一樣垂直于鋁制轉(zhuǎn)子的表面，使得磁鐵得以非常接近冷卻液（60℃水/乙二醇）。
展開 電動汽車講解-電機驅(qū)動技術(shù)
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電動汽車講解-電機驅(qū)動技術(shù)
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【免責(zé)聲明】版權(quán)歸原作者所有，僅用于技術(shù)分享與交流，非商業(yè)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(quán)等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關(guān)注！
電動汽車電機NVH技術(shù)！
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電動汽車用永磁電機的前沿技術(shù)
電動汽車用永磁電機的前沿技術(shù)
電動汽車電機驅(qū)動技術(shù)（PPT）
我們都知道純電動汽車沒有內(nèi)燃機，其動力來源由車載電池提供，由電動機驅(qū)動車輪行駛。
電動汽車講解-電機驅(qū)動技術(shù)
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新能源電動汽車電動汽車驅(qū)動電機控制器結(jié)構(gòu)與功能
一、電動汽車驅(qū)動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、驅(qū)動電機控制電路和驅(qū)動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅(qū)動電機控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動汽車驅(qū)動電機控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車冷卻系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶印?低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開 深度解讀：GB 29743.2-2025《機動車冷卻液 第2部分：電動汽車冷卻液》
2）鋁系合金防護：適配輕量化趨勢
電動汽車冷卻系統(tǒng)中鋁制部件占比大幅提升，鋁的最佳防護 pH 區(qū)間（4.0 - 8.5）與傳統(tǒng)冷卻液的高堿體系（7.5 - 11.0）存在沖突。
新國標通過優(yōu)化 pH 范圍至 7.0 - 10.0，限制硼含量≤10mg/kg，并升級腐蝕抑制劑配方；同時在靜態(tài)腐蝕試驗中納入關(guān)鍵鋁材，在循環(huán)臺架試驗中采用真實部件進行長達 1064 小時的嚴苛測試，確保動態(tài)環(huán)境下的防腐性能。
3）產(chǎn)品分類簡化：聚焦環(huán)境適應(yīng)性
不同于傳統(tǒng)燃油車基于發(fā)動機負荷的復(fù)雜分類方式，新國標聚焦影響電動汽車熱管理的核心因素 —— 環(huán)境溫度，按冰點（-25°C 至 - 50°C）劃分為 6 個型號，用戶可根據(jù)地域氣候條件輕松選型，有效避免因冷卻液凍結(jié)導(dǎo)致的部件損壞。
4）循環(huán)臺架試驗：模擬真實運行工況
電動汽車在充放電、空調(diào)啟停過程中，冷卻系統(tǒng)面臨 - 30°C 至 80°C 的劇烈溫度波動，遠超燃油車的穩(wěn)定運行區(qū)間。
新國標通過 1064 小時不間斷循環(huán)測試，模擬極端動態(tài)工況下冷卻液的性能衰減情況，確保產(chǎn)品在使用壽命內(nèi)的可靠性。
5）低溫消泡性及橡膠兼容性
電動汽車的動力電池運行溫度要低于內(nèi)燃機運行溫度，且有很多新材料如橡膠件/塑料件引入使用，因此考察冷卻液低溫消泡性（30℃）及橡膠兼容性（80℃，168小時），能夠保證保障電池?zé)峋鶆蛐圆⑻嵘到y(tǒng)兼容性。
GB 29743.2 并非簡單的標準升級，而是基于電動汽車的技術(shù)特性，在多個維度實現(xiàn)了突破：
表1 標準對比
04
冷卻液全項檢測能力
國高材分析測試中心依托國家認可實驗室（CNAS/CMA）及深厚技術(shù)積累，為車企、冷卻液廠商提供GB 29743.2-2025全項檢測服務(wù)，助力推動整個新能源汽車行業(yè)健康、有序發(fā)展！
展開 新能源電動汽車電動汽車驅(qū)動電機控制器結(jié)構(gòu)與功能
一、電動汽車驅(qū)動電機控制器概述
電機控制器，控制動力電源與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、驅(qū)動電機控制電路和驅(qū)動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機控制器
在電動車輛中，電機控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機所需的電能，來控制電動車輛的啟動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅(qū)動電機控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動汽車驅(qū)動電機控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車冷卻系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶印?低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開 【討論】永磁同步電機相對于永磁直流電機好在哪，為什么現(xiàn)在的電動汽車都采用同步電機？
永磁同步電機是定子勵磁，不需要碳刷。而且控制自由度更高，同時控制相位和電壓，啟動性能很好。反過來傳統(tǒng)直流永磁電機是轉(zhuǎn)子勵磁，需要碳刷給轉(zhuǎn)子供電。而且控制只能控制電壓，適應(yīng)性差。
【討論】電動汽車為什么有的使用交流感應(yīng)電機而不是永磁同步電機？
特斯拉、蔚來都采用了感應(yīng)電機而不是同步電機，除此之外有哪些采用永磁同步電機的？同步電機相對感應(yīng)電機應(yīng)該功率密度更大、效率更高，應(yīng)該是有優(yōu)勢的。采用感應(yīng)電機是因為擔(dān)心永磁體磁場強度容易衰退？高溫、震動會導(dǎo)致退磁？
用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理
用于無刷直流電機的汽車電動直流電機控制器的工作原理-博揚智能
直流電機控制器的具體細節(jié)取決于電機類型（有刷、無刷、步進）和使用該電機的設(shè)備的功能。例如，與有刷電機的工業(yè)直流電機控制器相比，用于無刷直流(BLDC)電機的電動汽車直流電機控制器具有不同的設(shè)計和工作原理。
控制器分為數(shù)字和模擬版本。數(shù)字直流電機控制器與其模擬變體之間的主要區(qū)別在于前者包括基于微控制器(MCU)的硬件和固件。
一些直流電機控制器類型可以接收來自電機的反饋、檢測錯誤并糾正它們，使值與設(shè)定值一致。它們被稱為閉環(huán)或反饋控制器。
或者，即使發(fā)生故障，開環(huán)或非反饋控制器也不會影響這種情況，因為它不會檢測到故障。您可以在不需要自動控制的簡單系統(tǒng)中找到此類控制器。
開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)是控制理論的基本概念。根據(jù)電子設(shè)備的要求或復(fù)雜性，您可以實施帶或不帶反饋的控制系統(tǒng)。例如，步進電機可以與開環(huán)控制器一起運行。用于高性能應(yīng)用中精確定位的伺服直流電機控制器是一個閉環(huán)系統(tǒng)。
圖中顯示了閉環(huán)和開環(huán)控制系統(tǒng)的示例。在第一種情況下，機器人的電機控制器接收反饋并根據(jù)景觀條件調(diào)節(jié)速度。在非反饋系統(tǒng)的情況下，電機控制器得不到反饋。因此，機器人的速度在到達平臺時會降低。
展開 某PHEV汽車電機冷卻系統(tǒng)熱管理策略優(yōu)化
針對某插電式混合動力汽車 （PHEV）設(shè)計了一套熱管理系統(tǒng)，來保證其動力系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)在各工況下安全可靠地運行.通過虛擬仿真分析技術(shù)，對動力系統(tǒng)中的電機冷卻系統(tǒng)在典型工況進行仿真分析，評估了電機冷卻系統(tǒng)設(shè)計的可行性.另外，考慮到熱管理系統(tǒng)的能耗，對電機冷卻系統(tǒng)中電動水泵及其控制策略進行優(yōu)化.計算結(jié)果顯示，優(yōu)化后春秋季、夏季環(huán)境的城市循環(huán)工況，電動水泵能耗分別降低了54%和85%，能耗降低明顯.
近年來，環(huán)境和能源問題在中國經(jīng)濟的快速發(fā)展中的挑戰(zhàn)越來越大，汽車產(chǎn)業(yè)作為擁有廣泛上下游供應(yīng)鏈的產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有很大的比例.在政策層面，排放和燃油消耗法規(guī)也愈加嚴格，在這一背景下，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的汽車是一個趨勢.同時，中央政府及各地方政府頒布了一系列政策法規(guī)來推動新能源汽車的開發(fā)和市場化進程.
在眾多新能源汽車中，插電式混合動力汽車由于其兼具節(jié)能和充電優(yōu)勢，在市場上頗受歡迎.然而，由于插電式混合動力汽車存在兩種以上的動力源和多種工作模式，且它們之間又存在復(fù)雜的耦合模式，其開發(fā)難度及成本也相對較大.
為了實現(xiàn)整車在不同動力模式及工況下的工作，需要對發(fā)動機、發(fā)電機動力系統(tǒng)及其附件進行精確控制，這便是整車控制工作的目的所在.整車熱管理控制是插電式混合動力汽車整車控制功能中很重要的模塊，使動力系統(tǒng)的零部件工作在合理的溫度范圍，同時盡可能降低熱管理系統(tǒng)的能耗.對整車熱管理系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)中零部件選型，以及電子水泵、電子風(fēng)扇、電動壓縮機、膨脹閥、電磁閥等的控制邏輯設(shè)定標定，是整車熱管理的重要工作內(nèi)容.
展開 電動汽車快速充電循環(huán)下鋰離子軟包電池的優(yōu)化冷卻和熱分析
該研究旨在分析四種不同冷卻配置的熱行為，即具有環(huán)境冷卻的單電池、具有環(huán)境冷卻的 1P4S、僅具有底部液體冷卻的 1P4S 和具有兩側(cè)液體冷卻的 1P4S。Newman、Tiedemann、Gu 和 Kim (NTGK) 模型用于小尺度電化學(xué)建模，而計算流體動力學(xué)(CFD) 用于分析電動汽車常用的不同快速充電速率期間的熱行為。
研究結(jié)果表明，使用兩個流動方向相反的冷卻板而不是單側(cè)冷卻可將最大溫差從 10°C 降低 50% 至 5°C，并將充電期間的最高溫度降低 7°C，為 1.98°C。這表明使用兩側(cè)液冷可以顯著改善電池的熱性能，這對于快速充電和整體電池性能至關(guān)重要。這項研究對行業(yè)的意義重大，因為它提供了有關(guān)如何改進電動汽車電池組的設(shè)計和熱管理的見解。通過使用多域建模和 CFD 分析，電池制造商可以優(yōu)化其電池組的設(shè)計，以改進熱管理，降低熱失控風(fēng)險，并提高電池性能和壽命。這可能會導(dǎo)致開發(fā)出更可靠、更高效的電動汽車，從而有助于加速電動汽車在全球的普及。
研究成果以“Optimized cooling and thermal analysis of lithium-ion pouch cell under fast charging cycles for electric vehicles”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
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