发布于 05-26 15:33:51
电机作为电动汽车驱动可实现极低排放或零排放。电动汽车在驱动与回收能量的工作过程中，电机定子铁芯、定子绕组在运动过程中都会产生损耗，这些损耗以热量的形式向外发散，需要有效的冷却介质及冷却方式来带走热量，保证电机在一个稳定的冷热循环平衡的通风系统中安全可靠运行。电机冷却系统设计的好坏将直接影响电机的安全运行和使用寿命。图5-3-1所示为比亚迪e6车型驱动电机冷却系统原理图。
图5-3-1 比亚迪e6车型驱动电机冷却系统原理图
电动汽车驱动电机与控制器的冷却系统主要依靠冷却液泵带动冷却液在冷却管道中循环流动，通过在散热器的热交换等物理过程，冷却液带走电机与控制器产生的热量。为使散热器热量散发更充分，通常还在散热器后方设置风扇。
电机在工作时，总是有一部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程称为冷却。电机主要冷却方式有自然冷却、风冷和水冷，各类型冷却系统的组成、特点及应用如表5-3-1所示。
表5-3-1 各类型冷却系统的组成、特点及应用
1．广汽传祺GA3S PHEV
广汽传祺GA3S PHEV电机控制器冷却系统主要由电动冷却液泵、散热器、膨胀罐、冷却管路等组成。冷却系统主要为车载充电机和电机控制器（电机控制器集成有发电机控制器、驱动电机控制器、DC/DC转换器等电子元件）冷却降温。广汽传祺GA3S PHEV电机控制器冷却系统如图5-3-2所示。
图5-3-2 广汽传祺GA3S PHEV电机控制器冷却系统
车辆起动后，电机控制器冷却系统的冷却液泵开始工作，冷却系统的冷却液开始循环。当冷却系统的温度下降到一定条件后，冷却液泵的转速降低，输出功率较小。此时当温度上升到一定条件后，冷却液泵的转速又开始提高，高功率输出，循环冷却管路中的冷却液。电机控制器冷却液循环示意图如图5-3-3所示。
图5-3-3 电机控制器冷却液循环示意图
2．广汽传祺GE3
广汽传祺GE3驱动电机冷却系统主要由电动冷却液泵、散热器、电风扇、膨胀罐、冷却液温度传感器、车载充电机、电机控制器、管路及支架等组成，用于电机控制器、车载充电机、DC/DC变换器及驱动电机等电子元件温度控制。广汽传祺GE3驱动电机冷却系统的组成如图5-3-4所示。
图5-3-4 广汽传祺GE3驱动电机冷却系统的组成
车辆起动后，驱动电机冷却系统的冷却液泵开始工作，冷却液开始循环。当冷却系统的温度达到一定条件后，冷却液泵的转速降低，输出功率较小。此时当温度上升到一定条件后，冷却液泵的转速又开始提高，高功率输出，循环冷却管路中的冷却液。冷却液循环示意图如图5-3-5所示。
图5-3-5 冷却液循环示意图
3．宝马530LE
宝马530LE为了在任何工况下都能确保驱动电机的冷却效果，在冷却系统中使用冷却电动机，并将冷却电动机连接到发动机的冷却管路中，宝马530LE发动机和电动机冷却液循环路径如图5-3-6所示。
图5-3-6 宝马530LE发动机和电动机冷却液循环路径
为了冷却定子绕组，在定子支架和自动变速箱壳体之间有一个冷却通道，冷却液通过该通道从发动机冷却回路中流出。冷却通道分别通过两个密封环向前和向后密封。
变速箱油进行转子的冷却，油雾状的变速箱油吸收热量并在变速箱油冷却器上将热量排到大气中。
驱动电机自带一个节温器，将冷却液流进温度调到约80 ℃。由于电机工作温度低于发动机工作温度，因此这种调节是必要的。节温器通过一个石蜡恒温元件进行调节，该石蜡恒温元件根据冷却液温度膨胀，此时不存在电动控制。节温器工作原理如图5-3-7所示。节温器工作状态及冷却液循环路径如表5-3-2所示。
图5-3-7 节温器工作原理
（a）节温器关闭；（b）节温器部分打开；（c）节温器完全打开
表5-3-2 节温器工作状态及冷却液循环路径
4．宝马X1 xDrive 25Le（F49 PHEV）
宝马X1 xDrive 25Le（F49 PHEV）为插电式混合动力汽车，安装的3缸1.5T涡轮增压发动机需要冷却，因此高压系统搭载了一套专用低温冷却回路。这套专用的低温冷却回路由冷却液-空气热交换器、冷却液膨胀罐、电动冷却液泵以及相关管路等组成，独立于发动机冷却系统之外工作用于冷却高压起动电动发电机，车载充电机，电机电子装置（电机控制器、高压配电单元、DC/DC），驱动电机等高压组件。高压组件冷却系统组成如图5-3-8所示。
图5-3-8 高压组件冷却系统组成
高压组件冷却系统安装位置如图5-3-9所示。
图5-3-9 高压组件冷却系统安装位置
冷却液-空气热交换器与冷却模块集成为一体。根据电机电子装置（电机控制器）的冷却要求，电动冷却液泵及电风扇进行启用，从而降低高压组件温度。
虽然驱动电机的设计温度范围较大，但是为了保障驱动电机在任何条件下热操作的安全性，驱动电机必须采用可靠的冷却方式进行散热。为了冷却驱动电机定子线圈，在定子和驱动电机壳之间设计了一个冷却管道，高压组件的低温冷却液回路为冷却管道供给冷却液。
驱动电机转子通过转子空气循环冷却系统进行冷却。在这种配置条件下，空气流过转子中的冷却管道以及壳内的冷却管道，空气在壳内被冷却液冷却，这就确保了一个更为平衡和偏低的转子温度。
5．吉利帝豪EV300
吉利帝豪EV300高压组件（动力电池除外）冷却系统，同样采用水冷方式为电机控制器、车载充电机、驱动电机提供冷却。冷却系统由电动冷却液泵、膨胀罐、散热器、冷却管路等组成，电动冷却液泵由低压电路驱动，为冷却液的循环提供压力。其系统如图5-3-10所示。
图5-3-10 吉利帝豪EV300高压组件冷却系统
冷却系统散热器风扇采用双风扇高低速的控制模式，通过两个不同的电机驱动扇叶。冷却风扇由整车控制模块（VCU）利用冷却风扇低速继电器和冷却风扇高速继电器直接控制，在低速电路中，采用串联调速电阻的方式来改变风扇的转速。
整车控制器还控制电动冷却液泵，在需要的时候开启。同时，通过CAN总线接收车载充电机和电机控制器温度信息，在需要时开启冷却液泵，高、低散热器风扇进行散热。冷却系统控制系统原理如图5-3-11所示。
图5-3-11 冷却系统控制系统原理
6．吉利帝豪PHEV
吉利帝豪PHEV电机控制器采用水冷方式。驱动电机集成在动力合成箱内，与动力合成箱一起采用油冷方式。吉利帝豪PHEV驱动电机控制器冷却系统的组成如图5-3-12所示。
图5-3-12 吉利帝豪PHEV驱动电机控制器冷却系统的组成
吉利帝豪PHEV驱动电机控制器冷却系统由冷却液泵、膨胀罐、散热器、冷却管路等组成。冷却系统为电机控制器、车载充电机冷却。
（1）冷却液泵受低压电路驱动，为电机控制器内冷却液的循环提供压力。电机控制器根据冷却液温度变化调节冷却液泵的转速，给定目标转速（占空比）信号，接收冷却液泵实际转速（频率）信号。冷却液在电动冷却液泵的驱动下在管路中的流动路径，如图5-3-13所示。
图5-3-13 冷却液在管路中的流动路径
（2）膨胀罐的作用是为冷却系统冷却液排气、膨胀和收缩提供受压容积，补充冷却液和缓冲热胀冷缩的变化，同时也作为冷却液加注口，所以膨胀罐加液不能过满，也不能过低。膨胀罐的安装位置要高于冷却系统所有部件，其目的是当冷却液受热膨胀至散热盖的蒸气阀打开时，部分冷却液随着高压蒸气通过水管进入膨胀罐。
吉利帝豪PHEV动力合成箱采用拉维娜行星排作为动力分流机构，控制系统是双电机与发动机两种动力装置有机协调配合。动力合成箱内集成了两个驱动电机EM1和EM2，两个电机布置在动力合成箱的同一侧，均为内置式永磁同步交流电机，驱动电机EM1与拉维娜式行星排分流机构的小太阳轮同轴连接，驱动电机EM2与拉维娜式行星排分流机构的大太阳轮同轴连接。动力合成箱连接示意图如图5-3-14所示。
图5-3-14 动力合成箱连接示意图
车辆运行时动力合成箱高速旋转会产生高温，热量通过机体传递，如果不加以降温将导致动力合成箱无法正常工作，动力合成箱机体内设置有冷却管道，通过润滑油的循环与外界进行热交换，这样能将动力合成箱的工作温度保持在一定范围内，防止过热。动力合成箱内冷却系统由冷却液泵、冷却液泵控制器、润滑油冷却器以及相关管路组成，如图5-3-15所示。
图5-3-15 动力合成箱冷却系统组成图
7．丰田混合动力车型
丰田混合动力车型，如普锐斯、凯美瑞、卡罗拉双擎等安装了独立于发动机冷却系统之外工作的另一套冷却系统冷却逆变器、MG1和MG2。这套冷却系统由专用储液罐、专用冷却液泵、专用散热器和专用的冷却管路组成，如图5-3-16所示。
图5-3-16 丰田混合动力车型冷却系统的组成
将车辆电源状态切换至READY ON状态时，该冷却系统激活。
逆变器、MG1和MG2的专用散热器安装于冷凝器（空调）上部，通过集成独立逆变器散热器、空调冷凝器和发动机散热器，使布局更加紧凑。
