電驅(qū)系統(tǒng)溫控雜談（上）

目錄

一、為什么要做溫升

1．背景

二、重點(diǎn)考核對(duì)象

1．重點(diǎn)考核對(duì)象

2．重點(diǎn)考核對(duì)象－驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫升／驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子溫升

3．重點(diǎn)考核對(duì)象－IGBT等功率器件溫升

4．重點(diǎn)考核對(duì)象－高壓線束溫升

5．重點(diǎn)考核對(duì)象－減速器油封唇口溫升

6．重點(diǎn)考核對(duì)象－減速器支撐軸承溫升

三、對(duì)電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求

1．電驅(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

2．傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

四、電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的溫升考慮

1．溫升考慮

2．電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)－箱體的仿形設(shè)計(jì)

3．電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)－箱體儲(chǔ)油池設(shè)計(jì)

五、電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)的溫升控制

1．傳動(dòng)系統(tǒng)熱平衡機(jī)理

2．運(yùn)用環(huán)境－工況分析

3．合理的溫控策略

4．齒輪－優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)

5．齒輪－精確齒輪修行技術(shù)

6．軸承－優(yōu)選型號(hào)－結(jié)構(gòu)參數(shù)

7．軸承－安裝配合設(shè)計(jì)

8．軸承－承載分析、發(fā)熱量計(jì)算

9．箱體結(jié)構(gòu)－拓?fù)鋬?yōu)化箱體結(jié)構(gòu)

10．箱體結(jié)構(gòu)－油量存儲(chǔ)空間控制

11．箱體結(jié)構(gòu)－散熱區(qū)域結(jié)構(gòu)優(yōu)化

12．箱體結(jié)構(gòu)－散熱區(qū)域結(jié)構(gòu)優(yōu)化

13．潤(rùn)滑油路：進(jìn)－回油油路設(shè)計(jì)

14．潤(rùn)滑油：產(chǎn)品的選用原則

15．潤(rùn)滑油：油量精確控制

16．溫控驗(yàn)證措施

六、電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)驗(yàn)證

1．型式試驗(yàn)－試驗(yàn)驗(yàn)證體系

2．型式試驗(yàn)－試驗(yàn)驗(yàn)證方案

七、電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)試后確認(rèn)

1．服役完成后的拆解檢查

一、為什么要做溫升

背景

新能源三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在為新能源電動(dòng)汽車帶來(lái)優(yōu)秀的起步動(dòng)力性及加速動(dòng)力性的前提下的同時(shí)，也相應(yīng)的產(chǎn)生了大量的熱量；若散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)健性差，則會(huì)造成散熱能力不足，會(huì)帶來(lái)一系列的功能、性能、安全性等問(wèn)題，因此，系統(tǒng)溫升是電動(dòng)汽車動(dòng)力總成設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。隨著新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電機(jī)越來(lái)越向高轉(zhuǎn)矩密度、高功率密度的方向發(fā)展，這些都與電機(jī)的散熱方式緊密相關(guān)，高效的散熱能力可以提高電機(jī)的持續(xù)功率和持續(xù)扭矩。

電驅(qū)動(dòng)總成溫升試驗(yàn)是一種在特定的冷卻條件、環(huán)境氣候、工況下，對(duì)電驅(qū)總系統(tǒng)溫升性能的一項(xiàng)測(cè)試，其溫升表現(xiàn)直接影響系統(tǒng)的功能、性能及可靠性等方面。因此，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的溫升與系統(tǒng)多項(xiàng)性能指標(biāo)相關(guān)，而其溫升性能的優(yōu)劣無(wú)非兩個(gè)方面：產(chǎn)熱、散熱，這又與產(chǎn)品的電磁方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻回路設(shè)計(jì)、高壓部件選型、減速器潤(rùn)滑等息息相關(guān)。

二、重點(diǎn)考核對(duì)象1．重點(diǎn)考核對(duì)象

三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的溫升試驗(yàn)屬于電驅(qū)系統(tǒng)綜合性試驗(yàn)，需要保證每個(gè)部件的溫升滿足設(shè)計(jì)要求，重點(diǎn)考核以下幾方面：－驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫升－驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承溫升－驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子溫升－IGBT等功率器件溫升－高壓線束溫升－DC／AC 銅排溫升－減速器潤(rùn)滑－減速器支撐軸承溫升－減速器油封唇口溫升

2．驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫升／驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子溫升

隨著新能源汽車對(duì)電機(jī)功率密度要求越來(lái)越高，工信部和發(fā)改委提出規(guī)劃在2025年乘用車電機(jī)的功率密度要＞4kW／kg，電機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)必然要求提高冷卻效率。因此選擇油冷直接冷卻，或者選擇水冷直接冷卻和外殼冷卻等復(fù)合冷卻方式是倒逼之下的選擇。

隨著新能源汽車對(duì)電機(jī)功率密度要求越來(lái)越高，工信部和發(fā)改委提出規(guī)劃在2025年乘用車電機(jī)的功率密度要＞4kW／kg，電機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)必然要求提高冷卻效率。因此選擇油冷直接冷卻，或者選擇水冷直接冷卻和外殼冷卻等復(fù)合冷卻方式是倒逼之下的選擇。

水冷技術(shù)是目前主流的散熱方式，但是由于電機(jī)高溫部分主要集中在繞組端部，流體介質(zhì)無(wú)法直接接觸高溫點(diǎn)、無(wú)法直接冷卻熱源，繞組處的熱量需經(jīng)過(guò)槽內(nèi)絕緣層、電機(jī)定子才能傳遞至外殼被水帶走，傳遞路徑長(zhǎng)、散熱效率低，且各部件之間的配合公差也影響了傳遞路徑的熱阻大小。因?yàn)橛袩嶙璧拇嬖?，從繞組到水冷機(jī)殼，存在溫度梯度，繞組無(wú)法直接冷卻，導(dǎo)致溫度堆積形成局部熱點(diǎn)。

為了進(jìn)一步提高電機(jī)的散熱能力，需要直接冷卻熱源來(lái)提升冷卻效率。而油本身因?yàn)榫植坎粚?dǎo)磁、不易燃、不導(dǎo)電、導(dǎo)熱好的特性，對(duì)電機(jī)磁路無(wú)影響，因此散熱效率更高的油冷技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)大力發(fā)展噴油冷卻方式，對(duì)電機(jī)繞組端部實(shí)現(xiàn)噴油冷卻。

油冷相對(duì)于水冷的優(yōu)勢(shì)在于絕緣性能良好、機(jī)油沸點(diǎn)比水高、凝點(diǎn)比水低，使冷卻液在低溫下不易結(jié)冰、高溫下不易沸騰。油冷電機(jī)對(duì)端部裸露面積更大的扁線繞組電機(jī)的冷卻效果更明顯，能夠主動(dòng)冷卻到內(nèi)部轉(zhuǎn)子部件；同時(shí)有利于電機(jī)與變速箱的集成，提高軸承的潤(rùn)滑冷卻效果、環(huán)境溫度較低時(shí)加熱變速箱油提高潤(rùn)滑攪拌效率，因此，從整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上講，油冷電機(jī)相對(duì)水冷具備一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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