电驱系统温控杂谈（上）

2022-03-17 15:36

电动新视界

关注

一、为什么要做温升

1．背景

二、重点考核对象

1．重点考核对象

2．重点考核对象－驱动电机转子温升／驱动电机定子温升

3．重点考核对象－IGBT等功率器件温升

4．重点考核对象－高压线束温升

5．重点考核对象－减速器油封唇口温升

6．重点考核对象－减速器支撑轴承温升

三、对电驱传动系统的要求

1．电驱系统设计要求

2．传动系统设计注意事项

四、电驱传动系统设计中的温升考虑

1．温升考虑

2．电驱传动系统－箱体的仿形设计

3．电驱传动系统－箱体储油池设计

五、电驱传动系统的温升控制

1．传动系统热平衡机理

2．运用环境－工况分析

3．合理的温控策略

4．齿轮－优化齿轮结构参数

5．齿轮－精确齿轮修行技术

6．轴承－优选型号－结构参数

7．轴承－安装配合设计

8．轴承－承载分析、发热量计算

9．箱体结构－拓扑优化箱体结构

10．箱体结构－油量存储空间控制

11．箱体结构－散热区域结构优化

12．箱体结构－散热区域结构优化

13．润滑油路：进－回油油路设计

14．润滑油：产品的选用原则

15．润滑油：油量精确控制

16．温控验证措施

六、电驱传动系统验证

1．型式试验－试验验证体系

2．型式试验－试验验证方案

七、电驱传动系统试后确认

1．服役完成后的拆解检查

一、为什么要做温升

背景

新能源三合一电驱动系统在为新能源电动汽车带来优秀的起步动力性及加速动力性的前提下的同时，也相应的产生了大量的热量；若散热系统设计稳健性差，则会造成散热能力不足，会带来一系列的功能、性能、安全性等问题，因此，系统温升是电动汽车动力总成设计的关键。随着新能源汽车驱动电机技术的不断发展，驱动电机越来越向高转矩密度、高功率密度的方向发展，这些都与电机的散热方式紧密相关，高效的散热能力可以提高电机的持续功率和持续扭矩。

电驱动总成温升试验是一种在特定的冷却条件、环境气候、工况下，对电驱总系统温升性能的一项测试，其温升表现直接影响系统的功能、性能及可靠性等方面。因此，电驱动系统的温升与系统多项性能指标相关，而其温升性能的优劣无非两个方面：产热、散热，这又与产品的电磁方案、结构设计、冷却回路设计、高压部件选型、减速器润滑等息息相关。

二、重点考核对象1．重点考核对象

三合一电驱动系统的温升试验属于电驱系统综合性试验，需要保证每个部件的温升满足设计要求，重点考核以下几方面：－驱动电机转子温升－驱动电机轴承温升－驱动电机定子温升－IGBT等功率器件温升－高压线束温升－DC／AC 铜排温升－减速器润滑－减速器支撑轴承温升－减速器油封唇口温升

2．驱动电机转子温升／驱动电机定子温升

随着新能源汽车对电机功率密度要求越来越高，工信部和发改委提出规划在2025年乘用车电机的功率密度要＞4kW／kg，电机的技术发展趋势必然要求提高冷却效率。因此选择油冷直接冷却，或者选择水冷直接冷却和外壳冷却等复合冷却方式是倒逼之下的选择。

水冷技术是目前主流的散热方式，但是由于电机高温部分主要集中在绕组端部，流体介质无法直接接触高温点、无法直接冷却热源，绕组处的热量需经过槽内绝缘层、电机定子才能传递至外壳被水带走，传递路径长、散热效率低，且各部件之间的配合公差也影响了传递路径的热阻大小。因为有热阻的存在，从绕组到水冷机壳，存在温度梯度，绕组无法直接冷却，导致温度堆积形成局部热点。

为了进一步提高电机的散热能力，需要直接冷却热源来提升冷却效率。而油本身因为局部不导磁、不易燃、不导电、导热好的特性，对电机磁路无影响，因此散热效率更高的油冷技术成为研究热点，国内外一些研究机构及企业大力发展喷油冷却方式，对电机绕组端部实现喷油冷却。

油冷相对于水冷的优势在于绝缘性能良好、机油沸点比水高、凝点比水低，使冷却液在低温下不易结冰、高温下不易沸腾。油冷电机对端部裸露面积更大的扁线绕组电机的冷却效果更明显，能够主动冷却到内部转子部件；同时有利于电机与变速箱的集成，提高轴承的润滑冷却效果、环境温度较低时加热变速箱油提高润滑搅拌效率，因此，从整个驱动系统上讲，油冷电机相对水冷具备一定的技术优势。