《电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略.docx（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略链接：根源： AI 汽车制造业电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略驱动电机、发电机和控制器等元件的温度直接影响着其使用性能和寿命。当驱动电机和发电机的温度忽然高升或许超出电机的最高温度时，可能引起电机的故障，而控制器对使用温度也有必定的要求。所以需要开发一种高效靠谱的热管理系统，提高驱动电机、发电机和控制器等元件的使用效率和寿命。电机热管理的主要方法电机与控制器在电能与机械能的变换过程中，部分电能会消耗成为热能开释。关于新能源汽车，驱动电机作为动力源，控制器供给能量变换，缺一不行。二者的热管理系统则主要对其冷却
2、，使其能够安全靠谱运转。跟着驱动电机功率和转矩的日趋增大，对电机和控制器热管理系统的要求也随之提高。当前，针对电机与控制器的冷却方式依照其介质不一样，可分为风冷和液冷。风冷采纳风冷的长处是构造简单、不需要设计独立的冷却零件、保护方便及成本低，弊端是冷却成效较差。为保证足够的散热量需求，驱动电机与控制器需要增大与气流的接触面积，致使电机和控制器体积和成本的增添；驱动电机和控制器在车辆上使用时对应的工况较为复杂，风冷没法在各工况下保持所需的散热量，故仅在热负荷小的小型车驱动电机或协助电机采纳风冷。如北汽新能源lite车型和雷克萨斯RX450h的后驱电机等。水冷对比风冷，液体拥有更高的比热，且能够依
3、据需要主动调理系统温度，故而液冷拥有更好的稳固性。关于新能源汽车的驱动电机和控制器等元件，采纳液冷能够快速带走热量，实现温度的快速降低，提高电机和控制器的效率和寿命。现阶段新能源汽车电机和控制器广泛使用液冷冷却，国内自主品牌主要采纳冷却液作为介质，如蔚来、北汽新能源和吉利等。油冷日系车型的电机则能够采纳 ATF（自动变速器油）作为冷却介质，与冷却液对比，油冷电机体积更小，前机舱部署较为紧凑。如雷克萨斯 RX450h和三菱 PHEV的前驱动电机和发电机等，控制器还是采纳冷却液冷却。系统设计新能源汽车的电机热管理系统主要为驱动电机、发电机、控制器、车载充电机和证其能够工作在最适合的温度。DC/DC
4、等元件进行温度控制，保采纳风冷的驱动电机和控制器均只好采纳较小功率，还不可以合用于惯例的新能源汽车；而以国内暂无相应产品，使用日本电机成本较高可暂不考虑；所以仅从液冷方式的元件下手考虑热管理方案。ATF为冷却介质的电机依据项目经验，电机和控制器供给商只好供给零零件在台架的基础参数，不可以覆盖所有需求参数。所以，在热管理系统般配方面只好依据零零件的CFD仿真和台架试验时所丈量的控制器和电机等元件的冷却液流量、发热元件的温度（温度传感器置于发热元件邻近，并不是实测冷却液的温度）和发热元件的特征曲线作为参数。电机热管理系统采纳散热器进行热互换，在混淆动力车型中，电机系统的冷却液温度没有发动机高，电机
5、散热器应尽可能置于冷却模块的前端，接触空气温度低，有益于冷却。电机和控制器广泛采纳串连在一路液路中，依据电机数目决定液路分支数目；并在管路中适合考虑设置控制元件，从而控制液路的切换和液流量的大小，依据不一样工况进行调理，保证各个发热元件的工作状态。电机热管理系统设计时需关注以下要点内容：控制器温度需求广泛低于电机，在管路连结上，将控制器置于电机前端； DC/DC和 OBC工作条件和发热量对冷却液温度高升程度影响较小，管路连结时可置于控制器前端串连，或并联于前端管路上以减小其流量；电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略链接：根源： AI 汽车制造业电子水泵依据液路的总液阻和液流量要求选用适合的
6、产品，部署时将水泵部署在回路中地点较低的地方；依据需要选择控制元件电子三通阀和电子四通阀；因电机的工作效率也会遇到低温影响，可在管路中设计电子三通阀模拟节温器的功能，在严寒工况使冷却液不经过散热器，为电机保温；电机散热器对冷却风温度需求与冷凝器靠近，假如能够分开部署在最前端，则分开部署；如不可以，因冷凝器为电池供给冷却，可将冷凝器置于最前，适合加大散热的面积；设计膨胀水箱解决加注和除气的问题，机舱空间紧张时可与电池膨胀水箱合一使用，在通气管路中设计毛细管，减少冷却液的互换。图 1 电机热管理模块四驱混淆动力车型电机系统热管理模块的原理如图1所示。关于纯电动车辆去掉此中的发电机即其控制器，并把D
7、C电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略链接：根源： AI 汽车制造业/DC或 OBC串连到前电机回路。般配达成后电子水泵可考虑使用定转速模式，可节俭成本，简化控制。从能量精美控制的层面看，则可增添更多控制元件，如流量比率阀，精准控制液路中的液流量分派等。若车型驱动策略是合时四驱，存在前电机或后电机长时间独自驱动车辆的状况时，可在前电机或后电机分路中增添电子水阀控制液路通断，在电机不工作时切断液路，以节俭电能。此时需考虑 OBC和 DC/DC的工作时间，判断其搁置地点以知足散热需求。图 1中电子三通阀有两种工作状态，可接通液路1或接通液路 2。此中接通液路1是常用的工作状态，将该状态定为常开
8、状态，接通液路2定为切换状态。在高温环境工况下，电机系统开始运转后，感觉到系统中零零件散热需求，控制电子水泵启动，电子三通阀保持常开状态，冷却液经电子水泵强迫在管路中循环，汲取上述零零件发散的热量，此后再经过低温散热器将冷却液所汲取的热量发散出去，实现各零零件的冷却；低温环境工况下，电机系统开始运转后，系统中的温度传感器感觉冷却液温度低，并保证上述发热零零件未发出冷却需求，VCU则发出信号，系统中电VCU子三通阀切换状态，冷却液循环将不经过散热器，而是依赖发热零零件的热量对冷却液加热，为零零件进行“暖机”。控制策略电机热管理系统内的控制元件主要由控制管路切换的阀体（电子三通阀）、控制液流量的泵
9、体（电子水泵）、控制风量电子电扇构成。前两类元件经过管路中和发热元件中的温度传感器为协助，可改变热管理系统中冷却液的流向、流量和温度，在不一样的工况下对热管理系统做出最正确的变换。电子三通阀在热管理系统中较为常有，技术也比较成熟。当前成熟的产品均只有两个状态，即原始状态和切换状态。系统启动时为原始状态，接收更改信号后变成切换状态，在系统封闭后则从头调整为原始状态。当前能够联通两个液路的产品还处在开发状态。电子水泵则都属于电机驱动的产品，其性能调理均由对电机的调理达成。可采纳最正确转速，也可在台架标定后将电机设定为固定转速，可节俭成本。PWM控制电机在不一样工况下调整电子电扇也广泛使用PWM控制
10、转速调理，以知足不一样工况下风速需求；也采纳电阻调速，控制成本。1 电子三通阀控制上述原理中的电子三通阀能够实现一进两出的功能。连结液路中各零零件工作状况不一样，对其状态进行控制。控制策略如表1是常开状态，连结液路1所示。2是切换状态。依据电机系统表 1电子三通阀控制条件需要注意的是，知足常开条件中任何一个条件，电子三通阀即保持常开状态；只有知足常闭的所有条件时，电子三电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略链接：根源： AI 汽车制造业通阀才切换状态。2 电子水泵控制电子水泵依据电机系统各发热零零件的冷却需求对水泵转速进行调理。电子水泵往常是图 2所示。PWM控制，其控制曲线如图 2电机电子
11、水泵PWM曲线前水泵知足下述条件中随意一条即开始工作：前电机检测温度达到T3；前电机控制器检测温度达到T3；发电机检测温度达到T3；发电机控制器检测温度达到T3。跟着上述零零件的工作温度的上涨，前水泵开度开始增大，直到前电机、前电机控制器、发电机、发电机控制器中任何一个零件温度达到T4，后水泵开启到100%（全开）；当检测到上述所有零零件最高温度回落到T2时，前水泵开度开始逐渐减小，直到所有零零件最高温度达到T1，水泵停止工作。后水泵知足下述条件中随意一条即开始工作：后电机检测温度达到T3；后电机控制器检测温度达到T3； OBC检测温度达到T3；电动汽车驱动电机热管理系统设计与控制策略链接：根
12、源： AI 汽车制造业 DC-DC检测温度达到T3。跟着上述零零件的工作温度的上涨，后水泵开度开始增大，直到后电机、后电机控制器、个零件温度达到T4，后水泵开启到100%（全开）；当检测到上述所有零零件最高温度回落到逐渐减小，直到所有零零件最高温度达到T1，水泵停止工作。OBC、 DC/DC中随意一T2时，后水泵开度开始3 电子电扇控制电子电扇的控制与传统车近似，电子电扇采纳 PWM控制调理档位，初始设计 3个档位。其控制逻辑主要波及 OBC、压力传感器、空调系统压力等信号，混淆动力车型还波及发动机（或增程器）冷却液温度信号。总结当前新能源车型电机热管理系统还处在发展阶段，跟着技术的不停进步，
13、电机热管理系统将向精美化能量管理方向发展。如利用流量比率控制阀对系统的冷却液流量进行细化分派，精准知足各个元件所需流量，防止过多的流量浪费，降低水泵的功率或减少水泵的工作时间，节俭电能。别的，为了实现新能源汽车热管理系统的精准控制和车载能量源的高效利用，没法将热管理系统独立般配设计，需上涨到整车层级的能量流控制。在设计中针对新能源汽车的热管理系统搭建相应的试验测试台架，对热管理系统进行静态和动向的测试，收集热管理系统中各零零件的数据，为设计般配计算供给依照；成立内嵌控制逻辑的热管理系统CAE一维仿真计算模型，以此作为整车经济性仿真的一个热管理系统模块；与整车共同经历综合工况下的模拟，反应整车各工况下各零零件的温度，从而般配出各零零件的效率；引入热管理系统对整车能量流的影响，并据此优化系统方案，实现能源的高效利用，提高整车续驶里程。原文地点：
