发布于 06-10 13:27:26
电机作为电动汽车驱动装置可实现极低排放或零排放。电机在驱动与回收能量的工作过程中，定子铁芯和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。电机冷却系统设计得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驱动电机冷却系统原理。
图5-3-1 比亚迪e6驱动电机冷却系统原理
电动汽车驱动电机与控制器的冷却系统主要依靠冷却水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，总是有一部分能量损耗转变成热量，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，各类型冷却系统组成、特点及应用见表5-3-1。
表5-3-1 各类型冷却系统组成、特点及应用
5.3.2.1 荣威E50
（1）概述
荣威E50电动冷却系统分为两个独立的系统，分别是逆变器（PEB）/驱动电机冷却系统、高压电池冷却系统（ESS）。
荣威E50逆变器（PEB）/驱动电机冷却系统主要由散热器、冷却风扇、膨胀水箱、冷却水泵、冷却液软管和冷却液温度传感器（图5-3-2因角度问题无法看到该传感器）组成，如图5-3-2所示。冷却系统部件和功能见表5-3-2。
图5-3-2 荣威E50逆变器（PEB）/驱动电机冷却系统
表5-3-2 冷却系统部件和功能
（2）冷却液液流的控制
荣威E50冷却系统冷却液在管路中的循环路径如图5-3-3所示。
图5-3-3 荣威E50冷却系统冷却液在管路中的循环路径
利用传导原理，将热量从PEB/驱动电机组件传递到冷却液中，带有热量的冷却液流过散热器内的蒸发管路，通过冷却风扇吹动气流，将热量传递到大气中。当系统处于较低温度时，冷却水泵不工作。当温度上升后，冷却水泵工作，冷却液经过软管流入散热器内，散热器将热量散发到空气中，使PEB/驱动电机组件保持最佳的工作温度。
由热膨胀所产生的多余冷却液经过散热器顶部的溢流管返回到膨胀水箱中。膨胀水箱同时消除冷却液中的气体。膨胀水箱有个出液管连接到冷却液回路中，当循环冷却系统中冷却液冷却收缩或循环冷却系统中冷却液不足时，膨胀水箱中的冷却液会及时补充到循环系统中。
额定压力为140kPa的膨胀水箱盖将冷却系统与外界大气隔开，随着温度的升高冷却液膨胀，使冷却系统的压力随之升高。压力的升高增加了冷却液的沸点，可使PEB/驱动电机组件在更高、更有效的工作温度下运转，而没有冷却液沸腾的风险。冷却系统的增压有极限，因此膨胀水箱盖上安装了卸压阀，在达到最大工作压力时，可释放冷却系统中过度的压力。
冷却液从右侧上部水室到左侧底部水室流经散热器，由经过芯体的空气进行冷却。冷却系统的温度是由ECT传感器来测量的。该传感器向PEB发送信号，根据需要控制冷却风扇的动作。冷却液温度信号由PEB经过CAN总线到显示冷却液温度的组合仪表。该组合仪表上会实时显示冷却液的温度，如果冷却液温度变得过高，则组合仪表上的警示灯和消息将提醒驾驶员。
（3）冷却风扇的控制
荣威E50冷却风扇的控制原理如图5-3-4所示。
图5-3-4 荣威E50冷却风扇的控制原理
PWM冷却风扇受整车控制单元（VCU）控制，冷却风扇工作时，整车控制单元（VCU）控制PWM模块使冷却风扇在20%～90%的占空比范围内的8个挡位工作，以满足不同的冷却负荷要求。
① 冷却风扇开启条件：冷却风扇开启取决于A/C和PEB冷却液温度这两个重要因素，当A/C开启或PEB冷却液温度高于52℃时，冷却液风扇开始工作。
② 冷却风扇停止条件：如果PEB冷却液温度低于65℃，并且A/C关闭，冷却风扇停止工作。
点火开关关闭，A/C关闭，PEB冷却液温度高于65℃，冷却风扇继续工作，如果环境温度低于10℃，冷却风扇会工作30s，环境温度高于10℃，冷却风扇会工作60s。
（4）PEB/驱动电机冷却系统控制
PEB的工作温度不能超过75℃，最合适的工作温度应低于65℃。将温度控制在75℃以下可以更好地延长PEB和驱动电机的使用寿命。
PEB开始工作时，电动冷却水泵会立即打开，冷却液温度传感器向ECT提供温度信号。
PEB计算冷却液温度并将它与PEB冷却液温度传感器信号进行比较，从而判断是否需要使用PEB冷却液温度传感器。
5.3.2.2 广汽传祺AG新能源
广汽传祺AG新能源车辆驱动电机采用水冷式冷却系统，控制原理与荣威E50基本相同，这里不再赘述。系统组成和冷却系统液流路径分别如图5-3-5和图5-3-6所示。
图5-3-5 广汽新能源AG车型电机冷却系统组成
图5-3-6 广汽新能源AG车型电机冷却系统液流路径
5.3.2.3 宝马F18（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机，并将冷却电机连接到发动机的冷却液管路中。宝马530LE发动机和电机冷却液循环路径如图5-3-7所示。
图5-3-7 宝马530LE发动机和电机冷却液循环路径
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节到约80℃的最佳值。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5-3-8所示。节温器工作状态及冷却液循环路径见表5-3-3。
图5-3-8 节温器工作原理
表5-3-3 节温器工作状态及冷却液循环路径
5.3.2.4 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、膨胀水箱、电动冷却水泵以及相关管路等组成，独立于发动机冷却系统之外工作，用于冷却高压启动电动发电机、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。系统组成如图5-3-9所示。
图5-3-9 高压组件冷却系统组成
高压组件冷却系统安装位置如图5-3-10所示。
图5-3-10 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，启用电动冷却水泵及电动风扇，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罩之间设计了一个冷却液管道，高压组件的低温冷却液回路为冷却液管道供给冷却液。
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液管道以及壳罩内的冷却液管道，空气在壳罩内被冷却液冷却。这就确保了一个更为平衡和偏低的转子温度。
5.3.2.5 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水泵、膨胀水箱、散热器、冷却管路等组成，电动水泵由低压电路驱动，为冷却液的循环提供压力。系统如图5-3-11所示。
图5-3-11 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单元（VCU）通过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。
整车控制单元还控制电动冷却水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，在需要时开启冷却水泵及散热器高、低速风扇进行散热。冷却系统控制原理如图5-3-12所示。
图5-3-12 冷却系统控制原理
5.3.2.6 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、专用冷却水泵、专用散热器和专用冷却液管路组成，如图5-3-13所示。
图5-3-13 丰田混合动力车型逆变器、MG1、MG2冷却系统
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。
