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新能源汽车 电机驱动冷却器和电池冷却器

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来源:钎焊

一 电机驱动油冷器
电驱系统是电动汽车三大核心系统之一,是车辆行驶的主要驱动系统,其特性决定了车辆的主要性能指标,直接影响车辆动力性、 经济性和用户驾乘感受。电动汽车三合一电驱系统技术是指将电控、电机和减速器集成为一体的技术,随着电动汽车技术的不断演进,集成化设计将无可争辩地成为未来发展的趋势。而此三合一系统的冷却换热是保证系统在复杂工况持续稳定运行的重要环节。

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(油冷电驱总成)
以往电驱系统的主要冷却方式除少数采用风冷外,绝大部分采用水冷方式,但其无法直接冷却热源,电机绕组处的热量需经过槽内绝缘层、电机定子才能传递到外壳被水带走,传递路径长,散热效率低,且各部件之间的配合公差更是影响了传递路径的热阻大小。而油冷与水冷相比,其具有绝缘性能良好,沸点高,使冷却液在低温下不易结冰,高温下不易沸腾的优点,可以实现直接接触冷却,进一步提升功率密度,已快速成为混动车型及纯电动车型的电驱冷却方式的一个趋势。
    三合一电驱系统的油冷器,具有优异的换热性能。同时在制造工艺上采用先进的真空钎焊技术,使产品具有高清洁度和焊接强度,从而达到卓越的耐久性能。

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特斯拉前电驱动-油冷器与壳体接触区域采用O形圈进行密封,内置多层油道与水道,并相互独立,并由相应的冷却液或润滑油通过,采用钎焊进行密封隔绝,如所示。
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图 Tesla Model S Plaid前电驱动系统-油冷器
特斯拉后电驱动-油冷器如图所示,固定方式为螺栓,螺栓个数为2个,并非为4个,需要注意;进/出油孔为O形圈密封,与Tesla以往箱型一致。
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图Tesla Model S Plaid后电驱动系统-油冷器

二、电池冷却器
面对全球气候变化和化石能源短缺,各国主机厂正积极推进新能源电动汽车和燃料电池汽车的研发,以替代传统燃油车。电动汽车主要使用高能密度的锂离子电池作为动力, 这种电池在20-40℃的温度范围内工作最佳,温度过高或过低会缩短其使用寿命并减少汽车的续航里程。因此,电池的温度管理成为确保最佳续航的关键。

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液冷模式的优势与工作原理


目前,主流的热管理技术包括风冷、液冷和制冷剂直冷。

风冷虽成本低、结构简单,但换热效果欠佳; 而制冷剂直冷系统虽效率较高,但对电池热管理系统的耐压有挑战。所以液冷模式成为电池热管理首选。

液冷工作原理


制冷剂通过蒸发过程吸收电池冷却液中的热量,从而降低冷却液的温度。这种冷却液随后被送入电池冷却系统,帮助电池维持在适宜的工作温度。相比于风冷,液冷的效率明显更高。为了实现这种高效的冷却,我们使用了铝制的板式换热器,也称为电池冷却器,它不仅确保电池得到最佳的冷却效果,还能回收电机和电控产生的余热。图1为大家展示了电动汽车的双蒸发空调系统和专门的电池冷却流程。其中,电池冷却器充当了一个蒸发器的角色,吸取冷却液的热量。当冷却液被冷却后,它流入系统,帮助调整电池的温度。

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因此,液冷模式已经成为目前主流的热管理模式。电池冷却器(chiller)又是液冷电动汽车中调节电池包温度的关键零部件。


电动汽车与燃油汽车相比,具有更多的空调模式和更复杂的系统设计。为了更高效地利用有限空间,零部件的设计尤为关键。借助UFI在油冷器技术的多年经验积累,我们引入了U-flow板式换热器。在与传统换热器同样的空间内,U-flow提供了更优化的流通路径和更大的换热面积,从而显著提高了换热效率。

制冷剂侧采用凸点的结构设计,相比于传统的人字波板片,凸点板能帮助制冷剂在换热器内部更快的进入湍流状态,从而提高冷却液的换热效果;冷却液侧则使用扰流带设计,在提高换热量的同时减小流阻,使性能达到最优。


电池冷却器在性能上比传统方案提升了约15%。这一设计创新打破了传统技术的限制,显著提升了电池冷却器的换热效率,进而有效增加了电动汽车的续航里程,同时实现了节能减排的目标。

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